«Νέες κατασκευές-τεχνολογίες πλοίων για εξοικονόμηση καυσίμου και μείωση των εκπομπών αερίων»

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΝΑΥΤΙΛΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ «Νέες κατασκευές-τεχνολογίες πλοίων για εξοικονόμηση καυσίμου και μείωση των εκπομπών αερίων» Πτυχιακή εργασία Κολάκη Αθηνά ΑΜ: Επιβλέπων καθηγητής: Νικήτας Νικητάκος Χίος Ιούνιος

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω πρωτίστως τους καθηγητές που με βοήθησαν περισσότερο στην προσπάθειά μου αυτή, ο καθένας με τον τρόπο του. Πολλά ευχαριστώ, λοιπόν, στον κ. Νικήτα Νικητάκο για την άψογη συνεργασία και την καλή τους πρόθεση καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης της διπλωματικής μου διατριβής. Επίσης, σημαντικό ρόλο στη συλλογή στοιχείων, απαραιτήτων για την έρευνά μου, διαδραμάτισε ο κ. Ιωάννης Δάγκινης και τον ευχαριστώ πολύ για αυτό. Παράλληλα, το ίδιο θα ήθελα να εκφράσω για όλους τους συμφοιτητές και φίλους μου πια, που με εμψύχωναν όποτε το χρειαζόμουν. Για το τέλος, ποτέ τελευταίους όμως, αφήνω τους γονείς μου για την υπομονή και την αμέριστη συμπαράσταση που δείχνουν σε κάθε βήμα μου, βάζοντας πάντα τα δικά μου θέλω ως προτεραιότητα. 2

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η ναυτιλία εκπέμπει τo 3.3 % CO2, το 4% του SΟx και το 7% του NOx. Αυτά τα επίπεδα πρέπει να μειωθούν δραστικά μέχρι το 2020 και επιτάσσουν την δημιουργία των οικολογικών πλοίων του μέλλοντος. Οικολογικά πλοία είναι εξ ορισμού αυτά τα πλοία στα οποία επιτυγχάνεται δραστική μείωση της εκπομπής ρύπων σε σχέση με τα σημερινά μεγέθη. Η εκπομπή ΝΟx εξαρτάται κυρίως από την αποτελεσματική καύση των μηχανών και μπορεί να μειωθεί δραστικά με την χρήση κατάλληλων καταλυτών (Selective Catalytic Reduction) ή συστημάτων ανακύκλωσης καυσαερίων. Η εκπομπή SΟx μπορεί να μειωθεί με την χρήση πετρελαίου χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο, χρήση εναλλακτικών καυσίμων, όπως φυσικό αέριο, καθώς επίσης με την εγκατάσταση ξηρών ή υγρών συστημάτων καθαρισμού καυσαερίων. Η εκπομπή CO2 εξαρτάται αποκλειστικά από την κατανάλωση. Γενικά, η εγκατεστημένη ισχύς και συνεπώς οι εκπομπές αερίων έχουν εκθετική σχέση με την ταχύτητα. Μείωση της ταχύτητας θα μειώσει τις εκπομπές αερίων και ταυτόχρονα την κατανάλωση καυσίμου, άρα τα έξοδα λειτουργίας των πλοίων. Το τελευταίο πλεονέκτημα αποτελεί ένα επιπρόσθετο κίνητρο για την σχεδίαση οικολογικών πλοίων. Η εμπειρία δείχνει ότι μείωση της ταχύτητας ειναι κλασσική στρατηγική σε εποχές χαμηλών ναύλων και υψηλών τιμών του καυσίμου, όπως στις μέρες μας. Η συνεχώς αυξανόμενη εκπομπή CO2 από τον παγκόσμιο εμπορικό στόλο επιτάσσει την λήψη μέτρων για άμεση μείωσή της. Πέραν από την μείωση της ταχύτητας, υπάρχουν τρεις κατηγορίες μέτρων, τα οποία αφορούν την επιχειρησιακή βελτιστοποίηση του ταξιδιού, την υδροδυναμική βελτίωση της γάστρας, έλικας και πηδαλίου και την χρήση εναλλακτικών μορφών πρόωσης και καυσίμων του ταξιδίου.επιχειρησιακή βελτιστοποίηση του ταξιδιού μπορεί να επιτευχθεί με την σχεδίαση κατάλληλης πορείας με ευνοϊκό κατά το δυνατόν καιρό, τον έλεγχο του αυτόματου πιλότου αποφεύγοντας συχνή χρήση του και βελτιστοποίηση της διαγωγής του πλοίου. Η υδροδυναμική βελτίωση της γάστρας στοχεύει στην μείωση της αντίστασης τριβής που επιτυγχάνεται με καθαρισμό και βαφή της γάστρας και, ενδεχομένως, της έλικας. Ταυτόχρονα, βελτιωτές ροής προς την έλικα επιτυγχάνουν αύξηση του βαθμού απόδοσης του συστήματος πρόωσης. Αποδεικνύεται ότι μια επένδυση σε μια νέα έλικα ή πηδάλιο προηγμένης τεχνολογίας ή και σε επανασχεδίαση της πρώρας ή της πρύμνης του πλοίου είναι οικονομικά ελκυστικές και μπορεί να αποσβεσθούν σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή, σαν συμπληρωματικές μορφές πρόωσης, ή μελλοντικά σαν κύριες μονάδες πρόωσης, αποτελούν επίσης δραστικό τρόπο μείωσης της κατανάλωσης και των εκπομπών CO2. Ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός ΙΜΟ μελετά την επιβολή των δεικτών σχεδίασης και λειτουργίας πλοίων συνοδευόμενους από άμεσα αγοροκεντρικά μέτρα 3

4 περιορισμού της κατανάλωσης καυσίμου, με στόχο την δημιουργία «οικολογικών» πλοίων του μέλλοντος. Το καίριο ερώτημα είναι αν τα σχεδιαστικά και αγοροκεντρικά μέτρα από μόνα τους είναι αρκετά ώστε να επιτευχθούν οι φιλόδοξοι στόχοι της μείωσης του CO2 κατά 80% μέχρι το Ο πλέον δραστικός τρόπος μείωσης της κατανάλωσης καυσίμου είναι η μείωση της ταχύτητας, καθόσον η κατανάλωση, σε τόνους ανά ναυτικό μίλι (συνυπολογίζοντας την χρονική επιμήκυνση του ταξιδίου λόγω μείωσης της ταχύτητας) για κάλυψη δεδομένης απόστασης, έχει εκθετική σχέση με την ταχύτητα. Η παρούσα εργασία σκοπεύει στην παρουσίαση των πλεονεκτημάτων της μείωσης της ταχύτητας όσον αφορά την μείωση της κατανάλωσης. Μείωση της κατανάλωσης μέσω μείωσης της ταχύτητας έχει επιπλέον τα ευεργετήματα της εξοικονόμησης χρημάτων και της απορρόφησης των πλεοναζόντων πλοίων. Ταυτόχρονα όμως είναι συνδεδεμένη με διάφορα προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν πριν την μείωση της ταχύτητας. Προφανώς, η λειτουργία σε χαμηλές ταχύτητες είναι διαφορετικής φύσης για τα υπάρχοντα πλοία και διαφορετική για αυτά που θα σχεδιαστούν με αντίστοιχες προδιαγραφές. Η λειτουργία σε χαμηλές ταχύτητες δεν είναι χωρίς προβλήματα. Ταυτόχρονα ανοίγει το κουτί της Πανδώρας για την εφαρμογή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και εναλλακτικών τύπων καύσιμου λόγω μείωσης της εγκατεστημένης ισχύος και της κατανάλωσης καύσιμου. Όμως, μήπως πρέπει να αλλάξει η σημερινή μορφή των πλοίων; Θα είναι δυνατόν να επιβιώσουν οικονομικά τέτοια σκάφη λόγω της αναπόφευκτης μείωσης των ναύλων; Η προτεινόμενη εργασία παρουσιάζει τα τεχνικά, οικονομικά και επιχειρησιακά προβλήματα που είναι συνδεδεμένα με δραστική μείωση της ταχύτητας. Σήμερα, αρκετές εταιρίες πλοίων μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων έχουν αποφασίσει να «κατέβουν» από τους 25 στους 20 κόμβους, λόγω του αυξημένου κόστους καύσιμου και της εκπομπής καυσαερίων. Αλλά ακόμη και στα δεξαμενόπλοια, η Maersk εξοικονομεί $ ημερησίως χαμηλώνοντας την ταχύτητα στους 8.5 κόμβους στο ερματισμένο σκέλος του ταξιδίου. Οι χαμηλοί ναύλοι δεν είναι η μόνη αναγκαία συνθήκη για χαμηλότερες ταχύτητες. Ο συνδυασμός αυξημένων τιμών καυσίμου και οι χαμηλότεροι ναύλοι ενθαρρύνει τα πλοία να πηγαίνουν με χαμηλότερες ταχύτητες. H εφαρμογή χαμηλών ταχυτήτων διέσωσε τα πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Τα μεγαλύτερα πλοία καταναλώνουν περίπου 320 τόνους καυσίμου την ημέρα. Αυτή η ποσότητα μπορεί να μειωθεί στους 40 τόνους όταν μειωθεί η ταχύτητα πλεύσης από τους 25 στους 16 κόμβους, εξοικονομώντας περίπου 27 εκατομμύρια δολάρια. Όταν ένα νεότευκτο πλοίο κιβωτίων κοστίζει 130 εκατομμύρια δολάρια, οι πλοιοκτήτες θα πρέπει να επιλέξουν μεταξύ του να «κτίσουν» ένα καινούργιο πλοίο ή να επιταχύνουν. Μείωση από τους 25 κόμβους στους 20 μπορεί να εφαρμοστεί χωρίς πρακτικά καμία μετατροπή ή προσθήκη εξοπλισμού. 10% μείωση της ταχύτητας στο στόλο μειώνει τις εκπομπές διοξειδίου κατά 7.9% (98.7 εκατομμύρια τόνοι CO2), που είναι 4

5 ισοδύναμο με μείωση των εκπομπών CO2 κατά 4.5% από τα εργοστάσια που καίνε άνθρακα στις ΗΠΑ συνολικά Επομένως είναι απαραίτητο να παρθούν τα κατάλληλα μέτρα που έχουν να κάνουν τόσο με την λειτουργία όσο και με τον σχεδιασμό του πλοίου. Εναλλακτικές μορφές καυσίμων ως πηγή ενέργειας σε μηχανές πρόωσης, νέες κατασκευές γάστρας, βελτιώσεις στην απόδοση της προπέλας και των συστημάτων πρόωσης, πλυντρίδες (Scrubber System) καθώς και η χρήση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας είναι μερικές από τις τεχνολογίες- κατασκευές πλοίων για την μείωση των ατμοσφαιρικών ρύπων. 5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΕΛ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ 3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ.9 1 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Θεσμικό Πλαίσιο 1.1 Διεθνής Οργανισμός Ναυτιλίας (IMO) Σύμβαση MARPOL για την πρόληψη ρύπανσης στα πλοία Έλεγχος Ατμοσφαιρικών Εκπομπών των πλοίων-παράρτημα VI MARPOL Οξείδια του Θείου (Sox) Οξείδια του Αζώτου (NOx) Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOC) Αποτέφρωση στο πλοίο 22 2 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιστορική εξέλιξη του EEDI 2.1 IMO και Επιτροπή Προστασίας Θαλάσσιου Περιβάλλοντος- MEPC Περιοχές Ελέγχου των Εκπομπών ECAs Δείκτης Σχεδιασμού Ενεργειακής Απόδοσης -EEDI (Energy Efficiency Design Index) Σχέδιο Διαχείρισης Ενεργειακής Αποδοτικότητας Πλοίου SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan) Λειτουργικός Δείκτης Ενεργειακής Απόδοσης EEOI (Energy Efficiency Operation Index).41 3 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εξελίξεις στις τεχνολογίες-κατασκευές πλοίων 3.1 Συνεισφορά ναυτιλίας στις παγκόσμιες εκπομπές CO Πλοία με κοιλότητα αέρα ACS (Air Cavity Ships) Αναδιαμόρφωση της βολβώδης πλώρης του πλοίου- X-BOW Βελτιώσεις στην απόδοση της προπέλας και των συστημάτων πρόωσης Fixed Pitch Propellers FPP Contra Rotating Propellers CRPs Azimuth Propellers Πρόωση Azipod Συστήματα πρόωσης Voith Schneider Scrubber System Τύποι Συστημάτων Scrubbers Οικονομική Εκτίμηση Συστημάτων Scrubbers Σύστημα κοινού διανομέα καυσίμου (Common rail system) Έγχυση νερού 71 6

7 4 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Εναλλακτικές μορφές καυσίμων ως πηγή ενέργειας 4.1 Προωστήριες μηχανές Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG) Oshima ECO-Ship Υβριδικά Συστήματα Πρόωσης Viking Lady- Υβριδικό Πλοίο Κυψέλες Καυσίμων (Fuel Cells) Κυψέλες Καυσίμων Υδρογόνου Εγκαταστάσεις πλοίων με πυρηνική ενέργεια Χρήση Μεθανόλης ως Καύσιμο MAN- Ανάπτυξη κινητήρων Μεθανόλης για ΜETHANEX πλοία DNV και ζητήματα ασφαλείας Επιβατηγό Οχηματαγωγό Stena Germanica Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Πλοία με Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας 5.1 Αιολική Ενέργεια Μαλακά Πανιά Σταθερά Πανιά Ρότορες-ECOFlettner Skysail Ηλιακή Ενέργεια Φωτοβολταικά Κυματική Ενέργεια Triality Concept Απόψεις για τα ECO-Ships Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Μελέτη Περίπτωσης 6.1 Μελέτη Περίπτωσης εγκατάστασης scrubber σε νεότευκτο πλοίο Συμπεράσματα μελέτης περίπτωσης 108 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 115 7

8 ΛΙΣΤΑ ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΩΝ CH 4 CO CO 2 ECA EEDI Methane- Μεθάνιο Carbon monoxide- Μονοξείδιο του Άνθρακα Carbon dioxide- Διοξείδιο του Άνθρακα Emission Control Area- Περιοχή Ελέγχου Εκπομπών Energy Efficiency Design Index-Δείκτης Σχεδιασμού Ενερ/κής Απόδοσης EEOI Energy Efficiency Operational Indicator-Δείκτης Επιχ/κής Ενεργειακής Απόδοσης GHG GT HFO IEA IMO LNG Greenhouse gas- Αέριο Θερμοκηπίου Gross tonnage- Ολική Χωρητικότητα Heavy fuel oil- Βαρύ Μαζούτ International Energy Agency- Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας International Maritime Organization- Διεθνής Οργανισμός Ναυσιπλοΐας Liquefied natural gas- Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο MARPOL International Convention for the Prevention of Pollution from Ships- Διεθνής Σύμβαση για την Πρόληψη της Ρύπανσης από τα Πλοία MEPC Marine Environment Protection Committee- Επιτροπή Προστασίας Θαλάσσιου Περιβάλλοντος MGO NOx PM SECA Θείου Marine gas oil- Πετρέλαιο Εσωτερικής Καύσης Πλοίων Nitrogen oxides- Οξείδια του Αζώτου Particulate matter/material- Αιωρούμενα Σωματίδια SOx Emission Control Area- Περιοχή Ελέγχου Εκπομπών Οξειδίων του SEEMP Ship efficiency management plan- Σχέδιο Διαχείρισης Ενεργειακής Απόδοσης Πλοίου SOx Sulphur oxides- Οξείδια του Θείου VOC Volatile organic compounds- Πτητικές Οργανικές Ενώσεις 8

9 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ναυτιλία εκσυγχρονίζεται, τα πλοία «πρασινίζουν» και η θάλασσα γίνεται και πάλι γαλάζια και καθαρή. Αυτό είναι το οικολογικό όραμα της πλειοψηφίας της ναυτιλιακής κοινότητας. Η πράσινη ανάπτυξη, οικολογία και προστασία περιβάλλοντος όλο και περισσότερο χρησιμοποιούνται ως ορολογία στο ναυτιλιακό χώρο, στην ναυπηγική βιομηχανία και στους επιστήμονες που ασχολούνται με τη Ναυπηγική επιστήμη & τεχνολογία. Η οικονομική κρίση αποκάλυψε μια ευάλωτη παγκόσμια κοινωνία. Ευτυχώς, οι τελευταίες εξελίξεις έχουν δείξει σημάδια ανάκαμψης, χάρη στις εσκεμμένες και καλά συντονισμένες παγκόσμιες πολιτικές ενέργειες, που έχουν δημιουργήσει νέα εμπιστοσύνη μεταξύ των επιχειρήσεων και των καταναλωτών. Αυτή η πολιτική δέσμευση μπορεί να θεωρηθεί ως αναγνώριση του γεγονότος ότι η παγκόσμια παραγωγή και το εμπόριο δημιουργεί πλούτο για όλους μας με την ναυτιλία και τους συναφείς ναυτιλιακούς κλάδους ως πρωταρχικούς μοχλούς. Προκειμένου να διατηρηθεί η έμφαση στην σημαντική ατζέντα της βιώσιμης και πράσινης ναυτιλίας, πρέπει να στραφούμε προς την κατεύθυνση της καινοτομίας και της αποτελεσματικής ρύθμισης. Μέσα σε ένα ορατό μέλλον, η ναυτιλία θα εξακολουθεί να είναι εξαρτημένη από τα ορυκτά καύσιμα. H ναυτιλιακή κοινότητα πρέπει να εργαστεί σκληρά για να αναπτύξει τεχνολογίες ενεργειακά αποδοτικές και φιλικές προς το περιβάλλον που να περιλαμβάνει παραγωγή ενέργειας και πρόωσης του πλοίου, καθώς και τη λειτουργία του πλοίου. Μία άλλη σημαντική πλευρά, είναι το έργο του Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού (ΙΜΟ), ο οποίος είναι ο βασικός παράγοντας στον καθορισμό των κανονισμών που ισχύουν για όλα τα πλοία, ανεξαρτήτως σημαίας. Οι κανονισμοί που πρέπει να τεθούν για την ασφαλή και περιβαλλοντικά βιώσιμη ναυτιλία, πρέπει να βασίζονται στον στόχο αντί σε προδιαγεγραμμένες συγκεκριμένες λύσεις. Τέτοιες ρυθμίσεις δημιουργούν μεγάλο περιθώριο για την καινοτομία νέων αποδοτικών τεχνολογιών και πρότυπων λειτουργίας. Νέες στρατηγικές για την αύξηση της περιβαλλοντικής σύγκλισης της λειτουργίας των εμπορικών πλοίων έχουν οδηγήσει στην μελέτη χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, χρήσης εναλλακτικών μορφών και μείωση της απαιτούμενης ενέργειας. Νέες τεχνολογίες ελέγχου εκπομπής ρύπων εφαρμόζονται. Όλα συγκλίνουν προς μία κατεύθυνση: της Πράσινης Ναυτιλίας που είναι το μέλλον. 9

10 Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της ναυτιλίας περιλαμβάνουν εκπομπές αερίων θερμοκηπίου (GHG), και ρύπανση ακουστική και πετρελαίου. Σχεδόν το 90% του παγκόσμιου εμπορίου μεταφέρεται με πλοία και για τη συντριπτική πλειοψηφία του εμπορίου, δεν υπάρχει ελάχιστη ή καμία εναλλακτική λύση για τη μεταφορά με πλοίο. Υπολογίζεται ότι 2,7% των παγκόσμιων εκπομπών CO 2 που προέρχονται από διεθνή ναυτιλία.(γράφημα 1). Γράφημα 1: Συνεισφορά Ναυτιλίας σε CO2 (πηγή: Second IMO GHG Study 2009, Επεξ. Περί Αλός) Στους μελλοντικούς στόχους όσων εμπλέκονται στη ναυτιλιακή βιομηχανία είναι να μειωθούν οι εκπομπές ρύπων CO 2 από τα πλοία, προκειμένου να πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις που προέρχονται από το Διεθνή Ναυτιλιακό Οργανισμό (ΙΜΟ) και αφορούν τη μείωση των αέριων ρύπων και η σχεδίαση των νέων πλοίων να γίνεται σύμφωνα με τους δύο δείκτες εκπομπών CO 2 το «Δείκτη Σχεδιασμού Ενεργειακής Απόδοσης» ( Energy efficiency Design Index EEDI) και τον «Ενεργειακό Δείκτη Επιχειρησιακής Απόδοσης» ( Energy Efficiency Operational Indicator ΕΕΟΙ). Ο EEDI χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση του σχεδιασμού της προωστήριας εγκατάστασης και του σκάφους, ενώ ο ΕΕΟΙ χρησιμοποιείται για να καθοδηγήσει τον χειρισμό στην ανάπτυξη των βέλτιστων πρακτικών επί του πλοίου. Ο στόχος είναι τα μελλοντικά πλοία να σχεδιάζονται με δείκτη που σταδιακά θα μειωθεί κατά την περίοδο ώστε να φτάσει στο μέγιστο επίπεδο του 70% συγκριτικά με το 100% του μέσου δείκτη σχεδιασμού που ισχύει σήμερα. Δεδομένου ότι η μείωση των εκπομπών CO 2 είναι περίπου ισοδύναμη με τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμων, ο στόχος για τους κατασκευαστές στα νεότευκτα πλοία θα αντιστοιχεί περίπου σε 30% μείωση στην κατανάλωση καυσίμων ανά ταξίδι κατά μέσο όρο υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Οι παράγοντες σχεδιασμού που επηρεάζουν την απόδοση ενός πλοίου είναι η αποδοτικότητα της προωστήριας εγκατάστασης, η αποδοτικότητα της προπέλας και η αποδοτικότητα από το σχεδιασμό του κύτους που μετριέται σε λειτουργικό 10

11 επίπεδο από την ειδική κατανάλωση καυσίμου και την ταχύτητα του πλοίου. Επίσης άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την αποδοτικότητα του πλοίου είναι οι επιχειρησιακοί, οι οποίοι περιλαμβάνουν τους χρόνους παραμονής του πλοίου στο λιμάνι, τους αποτελεσματικούς χειρισμούς κατά τη φορτοεκφόρτωση, η συντήρηση, η στελέχωση και η τήρηση των κανονισμών. Όσον αφορά το λειτουργικό σχεδιασμό, που θα ανταποκρίνεται στους αυστηρούς κανονισμούς για χαμηλότερες εκπομπές ρύπων, έχει πραγματοποιηθεί ευρεία έρευνα ώστε να αναπτυχθούν τεχνολογίες για τις προωστήριες εγκαταστάσεις ντίζελ που μειώνουν τις εκπομπές ρύπων, ενώ σε άλλες εγκαταστάσεις πρόωσης χρησιμοποιούνται εναλλακτικές μορφές καυσίμων. Η απόδειξη της αναγκαίας ελαχιστοποίησης στο λειτουργικό κόστος, που είναι υψίστης σημασίας προκειμένου να είναι ανταγωνιστική η λειτουργία του πλοίου, είναι να αναλογιστεί κανείς ότι με βάση το πετρέλαιο ως πηγή ενέργειας, με τις πρόσφατες υψηλές τιμές του, μπορεί να οδηγήσει το κόστος του καυσίμου να φθάσει το 50% του λειτουργικού κόστους. Επομένως, η επιλογή της πιο κατάλληλης πηγής ενέργειας, η επιλογή της προωστήριας εγκατάστασης και ο αποδοτικός σχεδιασμός είναι ζωτικής σημασίας. Επίσης οι εναλλακτικές πηγές για την παραγωγή ενέργειας όπως LNG, fuel cells και nuclear εξετάζονται από πολλές εταιρείες, ώστε αν η διάθεση αυτής της ενέργειας συνδυαστεί με άλλους σκοπούς εκτός από την πρόωση (π.χ. ξενοδοχειακές υπηρεσίες στα κρουαζιερόπλοια), μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στη μείωση του κόστους των καυσίμων και είναι παράγοντες που θα πρέπει να συνυπολογιστούν στο σχεδιασμό για τη βέλτιστη λειτουργική απόδοση. Έχει διατυπωθεί ότι τα οφέλη από τη χρήση ενός κοινού συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την πρόωση και τις βοηθητικές υπηρεσίες του πλοίου σε μια βελτιστοποιημένη εγκατάσταση επιφέρουν εξοικονόμηση στο λειτουργικό κόστος έως και 25%. Έτσι τα οφέλη και οι περιορισμοί για κάθε τύπο εγκατάστασης θα πρέπει να αξιολογηθούν ανάλογα, ώστε να εξασφαλιστεί ότι τα μελλοντικά πλοία (στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον) θα είναι πιο ασφαλή, πιο αποδοτικά ενεργειακά και πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Γι αυτό παρακάτω παρουσιάζονται μερικές από τος σχεδιαστικές τάσεις ανάπτυξης σε τεχνολογικές πρόωσης όπως: Αποδοτικές μορφές γάστρας. Βελτιώσεις στην απόδοση της προπέλας και των συστημάτων πρόωσης. Εναλλακτικές μορφές καυσίμων ως πηγή ενέργειας σε μηχανές πρόωσης. Υβριδικά συστήματα πρόωσης. 11

12 1 o ΚΕΦΑΛΑΙO «ΝΟΜΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ» 1.1 Διεθνής Οργανισμός Ναυτιλίας (International Maritime Organization IMO) Το θεσμικό καθεστώς της διεθνούς ναυτιλίας που καλύπτει ένα ευρύ φάσμα θεμάτων είναι περιεκτικό. Η διεθνής ναυτιλία, εάν δεν θεωρηθεί ότι ρυθμίζεται υπερβολικά, είναι πάντως επαρκώς ρυθμισμένη. Ο πρωταρχικός στόχος της ναυτιλίας είναι η σωστή εφαρμογή του θεσμικού καθεστώτος με διεθνείς κανονισμούς οι οποίοι διαρκώς εκσυγχρονίζονται και τροποποιούνται ώστε να ανταποκρίνονται στις εκάστοτε νέες τεχνολογίες αλλά και στις ανάγκες της ναυτιλίας. Τον παραπάνω σκοπό της διεθνούς ρύθμισης της ναυτιλίας υπηρετεί με τον καλύτερο τρόπο ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός (International Maritime Organization - ΙΜΟ) ο οποίος ιδρύθηκε το 1948 ως εξειδικευμένος οργανισμός των Ηνωμένων Εθνών για θέματα σχετικά με τη ναυτιλία. Ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός (IMO) έχει υιοθετήσει περισσότερες από 25 βασικές Συμβάσεις για τη ναυτική ασφάλεια, πρόληψη ρύπανσης, ευθύνη και αποζημίωση, καθώς και ένα μεγάλο αριθμό αυτοτελών υποχρεωτικών και μη κωδίκων. Αυτά τα νομικά κείμενα πέτυχαν να μειώσουν δραστικά τη ρύπανση από τα πλοία και αποδεικνύουν την δέσμευση του Οργανισμού και της ναυτιλιακής βιομηχανίας για την προστασία του περιβάλλοντος. Επιπλέον, είναι αρμόδιος για νομικά θέματα που αφορούν στην απόδοση ευθυνών και στην καταβολή αποζημιώσεων σε περιπτώσεις ναυτιλιακών ατυχημάτων, καθώς επίσης και για τη διευκόλυνση της διεθνούς ναυτιλιακής κίνησης. Ο ΙΜΟ συστάθηκε με τη διεθνή σύμβαση, που υιοθετήθηκε υπό την αιγίδα του ΟΗΕ στη Γενεύη το 1948, και αριθμεί σήμερα 163 Kράτη-Μέλη. Η Γενική Συνέλευση του ΙΜΟ συνέρχεται κάθε δύο χρόνια στην έδρα του οργανισμού στο Λονδίνο, ενώ το Συμβούλιο αποτελείται από 40 εκλεγμένα κράτη-μέλη, χωρισμένα σε τρεις κατηγορίες. Η κατηγορία Α αποτελείται από τα 10 κράτη-μέλη με το μεγαλύτερο μέγεθος εμπορικού στόλου, η κατηγορία Β από 10 κράτη-μέλη με μεγάλο όγκο μεταφερομένων φορτίων στις διεθνείς εμπορικές ναυτιλιακές μεταφορές, ενώ η κατηγορία Γ αποτελείται από τα υπόλοιπα 20 μέλη του Συμβουλίου και περιλαμβάνει χώρες που προσπαθούν να διεισδύσουν στο τομέα των διεθνών ναυτιλιακών μεταφορών. 12

13 Η χώρα μας, με τη σημαντικότατη παρουσία της στον τομέα της διεθνούς ναυτιλίας, εκλέγεται εδώ και δεκαετίες σταθερά ως μέλος του Συμβουλίου και μάλιστα στην κατηγορία Α. Τους τρεις βασικούς πυλώνες της δραστηριότητας του ΙΜΟ αποτελούν οι τομείς της ασφάλειας στη θάλασσα, της προστασίας του θαλάσσιου περιβάλλοντος από ρύπανση που προκαλείται από πλοία και του ανθρώπινου παράγοντα στη ναυτιλία. Στα 60 χρόνια λειτουργίας του Οργανισμού, έχουν θεσπιστεί περίπου 50 διεθνείς συνθήκες και συμφωνίες, ενώ έχουν υιοθετηθεί αμέτρητα πρωτόκολλα και τροποποιήσεις. Οι πιο σημαντικές συνθήκες στους τρεις βασικούς πυλώνες του ΙΜΟ είναι: α) η Διεθνής Σύμβαση για την Ασφάλεια της Ανθρώπινης Ζωής στη Θάλασσα, 1974, (SOLAS 74) β) η Διεθνής Σύμβαση για την Πρόληψη της Ρύπανσης της Θάλασσας από Πλοία του 1973, όπως τροποποιήθηκε από το Πρωτόκολλο του 1978, (MARPOL 73/78) και γ) η Διεθνής Σύμβαση περί Προτύπων Εκπαίδευσης, Έκδοσης Πιστοποιητικών και Τήρησης Φυλακών των Ναυτικών του 1978, όπως αναθεωρήθηκε το 1995 (STCW 95). Εικόνα 1: πηγή: Second IMO GHG Study 2009, Επεξ. Περί Αλός 13

14 1.2 Σύμβαση MARPOL για την πρόληψη ρύπανσης από πλοία. H Σύμβαση MARPOL 73/78 είναι η κύρια Διεθνής Σύμβαση που καλύπτει την πρόληψη ρύπανσης του θαλάσσιου περιβάλλοντος από πλοία από λειτουργικές ή ατυχηματικές αιτίες. Είναι συνδυασμός δύο Συμβάσεων που υιοθετήθηκαν το 1973 και 1978 αντίστοιχα και επικαιροποιήθηκαν στη διάρκεια των ετών. Η Σύμβαση περιέχει κανονισμούς που στοχεύουν στην πρόληψη και ελαχιστοποίηση της ρύπανσης από πλοία, τόσο της ατυχηματικής ρύπανσης, όσο και εκείνης από λειτουργίες ρουτίνας, και προς το παρόν περιλαμβάνει έξι Παραρτήματα. Ειδικές Περιοχές με αυστηρούς ελέγχους για τις λειτουργικές ρυπάνσεις περιλαμβάνονται στα περισσότερα Παραρτήματα. Εικόνα 2: Συμβαλλόμενα μέρη της σύμβασης MARPOL 73/78, πηγή: IMO Παράρτημα Ι: Κανονισμοί για την Πρόληψη Ρύπανσης από Πετρέλαιο (τέθηκε σε ισχύ την 2 Οκτωβρίου 1983): καλύπτουν την πρόληψη πετρελαϊκής ρύπανσης από λειτουργικά μέτρα, καθώς και από ατυχηματικές ρυπάνσεις. Με τις τροποποιήσεις 1992 στο Παράρτημα Ι υποχρεώθηκαν τα νέα δεξαμενόπλοια να είναι διπλού κύτους και καθιερώθηκε σταδιακό πρόγραμμα μετατροπής των υπαρχόντων δεξαμενοπλοίων διπλού κύτους, το οποίο αναθεωρήθηκε στη συνέχεια το 2001 και το

15 Παράρτημα ΙΙ: Κανονισμοί για τον έλεγχο της Ρύπανσης από Υγρές Τοξικές Ουσίες Χύδην (τέθηκε σε ισχύ την 2 Οκτωβρίου 1983): καθορίζουν τα κριτήρια απόρριψης και μέτρα για τον έλεγχο της ρύπανσης από επιβλαβείς ουσίες που μεταφέρονται χύμα. Περίπου 250 ουσίες έχουν εκτιμηθεί και περιληφθεί στον κατάλογο που προσαρτάται στη Σύμβαση. Η απόρριψη των καταλοίπων τους επιτρέπεται μόνον σε ευκολίες υποδοχής μέχρι να εκπληρωθούν ορισμένες συγκεντρώσεις και προϋποθέσεις (που μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με την κατηγορία της ουσίας). Σε κάθε περίπτωση, η απόρριψη καταλοίπων που περιέχουν επιβλαβείς ουσίες δεν επιτρέπεται εντός 12 μιλίων από την πλησιέστερη ξηρά. Αυστηρότεροι περιορισμοί εφαρμόζονται στις περιοχές της Βαλτικής και Μαύρης Θάλασσας. Παράρτημα ΙΙΙ: Πρόληψη Ρύπανσης από Επιβλαβείς Ουσίες που Μεταφέρονται δια Θαλάσσης σε Συσκευασμένη Μορφή (τέθηκε σε ισχύ την 1 Ιουλίου 1992): περιέχει γενικές απαιτήσεις για την έκδοση λεπτομερών προτύπων για συσκευασία, σήμανση, τοποθέτηση ετικετών, έκδοση εγγράφων, στοιβασία, ποσότητες, περιορισμούς, εξαιρέσεις και αναφορές για την πρόληψη ρύπανσης από επιβλαβείς ουσίες. Ο Διεθνής Ναυτιλιακός Κώδικας Επικινδύνων Φορτίων (IMDG Code) έχει από το 1991 περιλάβει θαλάσσιους ρυπαντές. Παράρτημα IV: Πρόληψη Ρύπανσης από Λύματα από τα Πλοία (τέθηκε σε ισχύ την 27 Σεπτεμβρίου 2003): περιέχει ομάδα κανονισμών σχετικά με την απόρριψη λυμάτων στη θάλασσα, τον εξοπλισμό και συστήματα των πλοίων για τον έλεγχο των απορρίψεων λυμάτων, την παροχή ευκολιών στα λιμάνια και τερματικούς σταθμούς για την παραλαβή λυμάτων και απαιτήσεις για την επιθεώρηση και έκδοση πιστοποιητικών των πλοίων. Οι κανονισμοί εφαρμόζονται σε πλοία που απασχολούνται σε διεθνείς πλόες 400 κόρων χωρητικότητας (gt) και άνω. Τα πλοία απαιτείται να εφοδιάζονται με εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού ή με σύστημα κονιορτοποίησης και απολύμανσης, ή δεξαμενή συγκράτησης λυμάτων. Παράρτημα V: Πρόληψη Ρύπανσης από Απορρίμματα από τα Πλοία (τέθηκε σε ισχύ την 31 Δεκεμβρίου 1988): απαιτεί τον διαχωρισμό των διαφόρων τύπων απορριμμάτων και καθορίζει τις αποστάσεις από την ξηρά και τον τρόπο που αυτά μπορούν να απορριφθούν, διαφορετικά θα πρέπει να παραδοθούν σε ευκολίες παραλαβής στην ξηρά. Οι απαιτήσεις είναι πολύ αυστηρότερες σε αριθμό ειδικών περιοχών αλλά ίσως σημαντικότερο χαρακτηριστικό του Παραρτήματος είναι η πλήρης απαγόρευση απόρριψης στη θάλασσα όλων των μορφών πλαστικών. Παράρτημα VI: Πρόληψη Ρύπανσης του Αέρα από Πλοία (τέθηκε σε ισχύ την 19 Μαΐου 2005 και το αναθεωρημένο Παράρτημα VI την 1 Ιουλίου 2010): θέτει όρια στις εκπομπές με καυσαέρια των πλοίων οξειδίων του θείου και οξειδίων του αζώτου, καθώς και 15

16 μικροσωματιδίων, και απαγορεύει τις ηθελημένες εκπομπές ουσιών που καταστρέφουν το όζον, όπως οι υδροχλωροφθοράνθρακες. Αυστηρότερα πρότυπα καθορίζονται για τις Περιοχές Ελέγχου Εκπομπών που έχουν καθορισθεί από τον ΙΜΟ (Βαλτικής Θάλασσας, Βορείου Θάλασσας και Βορείου Αμερικής). Η Ελλάδα έχει επικυρώσει όλα τα παραρτήματα και τις τροποποιήσεις της MARPOL 73/78. Επιπλέον το παράρτημα VI η Ελλάδα το έχει επικυρώσει με τον νόμο 3104/03 (ΦΕΚ Α 28/03) Έλεγχος Ατμοσφαιρικών Εκπομπών των Πλοίων- Παράρτημα VI της MARPOL 73/78 Στον IMO οι συζητήσεις για την ατμοσφαιρική ρύπανση που προκαλείται από τα πλοία είχε ξεκινήσει από το 1987 στα πλαίσια των διαδικασιών για τν υιοθέτηση της MARPOL 73/78. Τα θέματα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης άρχισαν να απασχολούν τη διεθνή κοινότητα, καθώς ζητήματα όπως αυτό της όξινης βροχής και της μεταφερόμενης ρύπανσης άρχισαν να γίνονται σημαντικά. Από αυτές τις συζητήσεις υιοθετήθηκε από τον ΟΗΕ η Διεθνής Σύμβαση της Γενεύης του 1979 για τη «Διασυνοριακή Ρύπανση της Ατμόσφαιρας σε Μεγάλη Απόσταση». Η ανωτέρω Σύμβαση ήταν η πρώτη διεθνής Σύμβαση με νομικά δεσμευτικές υποχρεώσεις για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προβλημάτων ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε περιφερειακό και διηπειρωτικό επίπεδο. Στο πλαίσιο της Σύμβασης έχουν προωθηθεί οκτώ Πρωτόκολλα (από το ) που στόχο έχουν, μέσα από την κοινή δράση των χωρών μελών, να μειώσουν την εκπομπή αερίων ρύπων και να αποτρέψουν την αρνητική επίδραση της όξινης βροχής στα νερά και στο έδαφος, στη βλάστηση και σε άλλους ζωντανούς οργανισμούς. Το 1988 η Επιτροπή για την Προστασία του Περιβάλλοντος του IMO (MEPC) άρχισε να επεξεργάζεται θέματα όπως η ποιότητα των ναυτιλιακών καυσίμων και η ατμοσφαιρική ρύπανση που προέρχονται από τα πλοία. Οι εργασίες της Επιτροπής Περιβάλλοντος του IMO (MEPC) κατέληξαν στην απόφαση να αναπτύξουν ένα νέο Παράρτημα της Δ.Σ. MARPOL το οποίο τελικά υιοθετήθηκε το Σεπτέμβριο του 1997, με τον όρο ότι θα τεθεί σε ισχύ, όταν υπογράψουν τουλάχιστον 15 χώρες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν το 50% της παγκόσμιας χωρητικότητας της ναυτιλίας. Το νέο Παράρτημα τέθηκε σε εφαρμογή στις 19 Μαΐου του 2005, όταν υπέγραψαν 48 χώρες που αντιπροσωπεύουν το 74,73% του παγκόσμιου τονάζ. Το Παράρτημα (Annex) VI χωρίζεται σε 3 κεφάλαια. Το κεφάλαιο Ι περιέχει τους κανονισμούς 1-4 και καλύπτει θέματα όπως εφαρμογές, ορισμούς, γενικές εξαιρέσεις και ισοτιμίες. Στο κεφάλαιο ΙΙ οι κανονισμοί 5-11 αναφέρουν τις επιθεωρήσεις, πιστοποιήσεις και τους ελέγχους που εφαρμόζονται. Στα πλαίσια του Παραρτήματος προτείνεται το Διεθνές Πιστοποιητικό Πρόληψης της Ρύπανσης της Ατμόσφαιρας. (IAPP, International Air Pollution Prevention certificate) να χρησιμοποιείται για τον 16

17 έλεγχο συμμόρφωσης. Όλα τα πλοία από 400 τον. Χωρητικότητας και πάνω, που είναι σε υπηρεσία, απαιτείται να αποκτήσουν το πιστοποιητικό IAPP. To κεφάλαιο ΙΙΙ περιέχει τους βασικούς λειτουργικούς κανονισμούς που καλύπτουν τα επόμενα θέματα: Κανονισμός 12: ουσίες που καταστρέφουν τη στιβάδα του Όζοντος (ODS- Ozone Depleting Substances) Κανονισμός 13: Οξείδια του Αζώτου (NOx) Κανονισμός 14: Οξείδια του Θείου (SΟx) Κανονισμός 15: Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOC) Κανονισμός 16: Αποτέφρωση επί του Πλοίου Κανονισμός 17: Εγκαταστάσεις Υποδοχής Αποβλήτων Πλοίων Κανονισμός 18: Ποιότητα Πετρελαιοειδών Καυσίμων Κανονισμός 19: Απαιτήσεις για τις εξέδρες και Υποβρύχιες Εξορύξεις Συγκεκριμένα ο Κανονισμός 12 στοχεύει να φέρει τη ναυτιλιακή βιομηχανία σε συμφωνία με τις απαιτήσεις του Πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ, όσον αφορά τον έλεγχο της χρήσης ουσιών που μειώνουν το όζον, ενώ οι έλεγχοι των VOC του κανονισμού 15 αναφέρονται σε πολλά λιμάνια που διαχειρίζονται ορισμλενες κατηγορίες πετρελαίου. Ο κανονισμός 16 καλύπτει τις απαιτήσεις για την αποτέφρωση των οικιακών και αποβλήτων μηχανής, καθώς και τους λειτουργικούς ελέγχους. Στον κανονισμό 17 αναφέρεται ότι οι απαιτήσεις σχετικά με τις εγκαταστάσεις υποδοχής αποβλήτων για τη ναυτιλία καθορίζονται από τη διοίκηση του εκάστοτε λιμένα. Επισημαίνεται ότι γα τη διαχείριση αποβλήτων, που περιέχουν ουσίες που καταστρέφουν το όζον (όπως freons και halons), πρέπει να υπάροχυν εγκαταστάσεις όπου τα αέρια, τα μηχανήματα και οι αποθηκευτικοί χώροι που χρησιμοποιήθηκαν για τις ουσίες αυτές, να αποσυρθούν χωρίς απελευθέρωση των ουσιών στο περιβάλλον. Ο κανονισμός 19 διαχωρίζει τις εκπομπές από την εξόρυξη του πετρελαίου και τις εγκαταστάσεις παραγωγής. Οι κανονισμοί 13,14 και 18 είναι οι πιο πολύπλοκοι κανονισμοί του κεφαλαίου ΙΙΙ. Καλύπτουν τις εκπομπές NOx και SΟx καθώς και θέματα που αφορούν στην ποιότητα των καυσίμων. Σε ότι αφορά στον κανονισμό 13, απαιτείται όλες οι μηχανές στις οποίες αναφέρεται να είναι προ-πιστοποιημένες είτε να ελέγχονται για την απόδοση των εκπομπών τους πάνω στο πλοίο. Η προ-πιστοποίηση αποδεικνύεται με την έκδοση του Πιστοποιητικού IAPP. Στον κανονισμό 14 περιέχονται οι έλεγχοι για τους ρύπους των SΟx που εφαρμόζονται σε όλες τις μηχανές εσωτερικής καύσης (ντιζελομηχανές, λέβητες, αεροστρόβιλοι, γεννήτριες αδρανούς αερίου κ.λ.π.) και σε όλα τα πλοία, ανεξάρτητα από την ημερομηνία ναυπήγησής τους. 17

18 1.2.2 Οξείδια του Αζώτου (NOx) (Κανονισμός 13) Ο έλεγχος των εκπομπών των οξειδίων του αζώτου επιτυγχάνεται μέσω της έκδοσης ενός Διεθνούς Πιστοποιητικού Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης του Κινητήρα (Engine International Air Pollution Certificate). Ο κανονισμός εφαρμόζεται σε ναυτικές μηχανές με ισχύ από 130kW και πάνω ενώ εξαιρούνται οι μηχανές που χρησιμοποιούνται για επείγουσες καταστάσεις. Διαφορετικά επίπεδα ελέγχου ασκούνται ανάλογα με την ημερομηνία κατασκευής του πλοίου και οι οριακές τιμές για τα οξείδια του αζώτου καθορίζονται με βάση τις στροφές της μηχανής. Κάθε μηχανή μπορεί να πιστοποιείται ανεξάρτητα, ως μέλος μιας Οικογένειας μηχανών ή ως μέλος μιας Ομάδας μηχανών. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις η πιστοποίηση γίνεται στη μητρική μηχανή, η οποία έχει το συνδυασμό ισχύος και στροφών που δίνει τις μέγιστες εκπομπές οξειδίων του αζώτου. Στη συνέχεια οι μηχανές της Οικογένειας ή Ομάδας κατασκευάζονται έτσι ώστε να πληρούνται τα όρια που έχουν καθοριστεί για αυτήν. Σε κάθε μηχανή που υπάρχει σε ένα πλοίο πρέπει να αντιστοιχεί ένα πιστοποιημένο τεχνικό έγγραφο επί του πλοίου που θα ορίζει τη μηχανή ως πιστοποιημένη και θα παρουσιάζει και το πρόγραμμα επιθεωρήσεων της. Στο αναθεωρημένο Παράρτημα VI της MARPOL περιλαμβάνονται σταδιακές μειώσεις εκπομπών NOx από ναυτικές μηχανές diesel, με τα όρια των εκπομπών της βαθμίδας II για μηχανές που εγκαθίστανται την ή μετά την 1 Ιανουαρίου 2011 και στη συνέχεια με το αυστηρότερο όριο 18 European Community Shipowners Associations. 25 εκπομπών της βαθμίδας III για μηχανές που θα εγκατασταθούν την ή μετά την 1 Ιανουαρίου 2016 και θα λειτουργούν στις ECAs. Οι ναυτικές μηχανές που εγκαταστάθηκαν την ή μετά την 1 Ιανουαρίου 1990, αλλά πριν την 1 Ιανουαρίου 2000, απαιτείται να συμμορφώνονται με τα όρια εκπομπών της βαθμίδας I. Ουσίες που Καταστρέφουν το Όζον (ODS) ODS είναι οι χλωροφθοράνθρακες (CFC) και halons που χρησιμοποιήθηκαν αντίστοιχα σε παλαιότερα συστήματα ψύξης και πυρόσβεσης και φορητό εξοπλισμό. Οι υδροχλωρο- φθοράνθρακες (HCFC) εισήχθηκαν σαν ενδιάμεση αντικατάσταση των CFCs αλλά έχουν και οι ίδιοι χαρακτηρισθεί ως ODS. Ως αποτέλεσμα παγκόσμιας κίνησης, η παραγωγή και χρήση όλων αυτών των υλικών απαγορεύθηκε σταδιακά σύμφωνα με τις διατάξεις του Πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ. Συστήματα που περιέχουν CFC ή halons δεν επιτρέπεται να εγκαθίστανται σε πλοία που κατασκευάσθηκαν την ή μετά την 19 Μαΐου 2005, και νέες εγκαταστάσεις δεν επιτρέπονται μετά την ίδια ημερομηνία σε υπάρχοντα πλοία. Ομοίως, σύστημα ή εξοπλισμός που περιέχει HCFC δεν επιτρέπεται να εγκατασταθεί σε πλοία που κατασκευάσθηκαν την ή μετά την 1 Ιανουαρίου 2000 και νέες εγκαταστάσεις τους δεν επιτρέπονται μετά την ίδια ημερομηνία στα υπάρχοντα πλοία. 18

19 Οι εκπομπές όλων των μηχανών (εκτός των μηχανών έκτακτης ανάγκης) που εγκαθίσταται στα πλοία θα πρέπει να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις όσον αφορά στις εκπομπές οξειδίων του αζώτου. Πίνακας 1 : Η υποχρεωτική εφαρμογή των ορίων εκπομπών NOx καθορίζεται για τους κινητήρες ντίζελ, ανάλογα με τη μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας του κινητήρα. Το Επίπεδο I (Tier I), αναφέρεται σε μηχανές που εγκαθίστανται σε πλοία, τα οποία κατασκευάστηκαν την ή μετά την 1η Ιανουαρίου 2000, και σε όρια που ανέρχονται σε: 17,0 g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι μικρότερες από 130 rpm, 45,0 (-0,2) g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι μεγαλύτερες ή ίσες από 130 αλλά μικρότερο από 2000 rpm, 9,8 g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι ίσες ή μεγαλύτερες από 2000 rpm. Το Επίπεδο II (Tier II), αναφέρεται σε μηχανές που εγκαθίστανται σε πλοία, τα οποία κατασκευάστηκαν την ή μετά την 1η Ιανουαρίου 2011, και σε όρια που ανέρχονται σε: 14,4 g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι μικρότερες από 130 rpm, 44,0 (-0,23) g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι μεγαλύτερες ή ίσες από 130 αλλά μικρότερο από 2000 rpm, 7,7 g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι ίσες ή μεγαλύτερες από 2000 rpm. 19

20 Το Επίπεδο III (Tier III), αναφέρεται σε μηχανές που εγκαθίστανται σε πλοία, τα οποία κατασκευάστηκαν την ή μετά την 1η Ιανουαρίου 2011, και σε όρια που ανέρχονται σε: 3,4 g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι μικρότερες από 130 rpm, 9,0 (-0,2) g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι μεγαλύτερες ή ίσες από 130 αλλά μικρότερο από 2000 rpm, 2,0 g/kwh όταν οι στροφές λειτουργίας n είναι ίσες ή μεγαλύτερες από 2000 rpm Γράφημα 2: Σχηματική αναπαράσταση της μείωσης των Οξειδίων του Αζώτου (NOx) βάσει μέτρων πολιτικής, Πηγή: González-Cancelas et al. (2013). Αναπαράσταση της συνεχούς μείωσης των εκπομπών των Οξειδίων του Αζώτου αρχικά μέσω του Επιπέδου I (Tier I), έπειτα του Επιπέδου II (Tier II) και του παγκοσμίου ορίου και τέλος του Επιπέδου III (Tier III) και των Περιοχών Ελέγχου Εκπομπών των Οξειδίων του Αζώτου Τα όρια των εκπομπών NOx καθορίζονται για τους κινητήρες ντίζελ, ανάλογα με τη μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας του κινητήρα (n, rpm) όπως φαίνεται στον πίνακα και παρουσιάζονται στην ως άνω γραφική παράσταση. Τα Tier I (βαθμίδα) και Tier II όρια είναι παγκόσμια, ενώ το Tier III εμπεριέχει προδιαγραφές που η εφαρμογή τους απαιτείται σε περιοχές εκπομπών (ECA). Το ΙΜΟ Tier II αντιπροσωπεύει περίπου το 20% μείωση του NOx από το Tier I και ισχύ για κινητήρες >130 kw. Το πρότυπο μπήκε σε υποχρεωτική εφαρμογή από το 2011 για όλες τις περιοχές που έχουν υιοθετήσει ΙΜΟ Tier I. Ο κανονισμός ΙΜΟ Tier II αναφέρεται σε κινητήρες που είναι πιστοποιημένοι και αποτελεί απαίτηση για τις μηχανές που έχουν εγκατασταθεί στα πλοία μετά τον Ιανουάριο του Η συμμόρφωση με το Tier II κρίνεται 20

21 υποχρεωτική όταν γίνονται σημαντικές τροποποιήσεις στις υπάρχουσες μηχανές. Το ΙΜΟ Tier III αντιπροσωπεύει περίπου 80% μείωση του NOx από το Tier I και ισχύει για τα πλοία που προσεγγίσουν περιοχές ελεγχόμενων εκπομπών (ECA). Όταν τα πλοία είναι εκτός των περιοχών ελεγχόμενης εκπομπής, οι κινητήρες υποχρεούνται να πληρούν τις απαιτήσεις του ΙΜΟ Tier II. Οι μηχανές που είναι εγκατεστημένες στα πλοία πριν από την 1 η Ιανουαρίου 2000 και δεν ορίζονται από τον πίνακα συμμόρφωσης όπως παρουσιάζεται παραπάνω, θα πρέπει να καλύψουν τις απαιτήσεις για την μείωση των εκπομπών όπως ορίζει o κανονισμός κάνοντας τις απαιτούμενες μετατροπές Oξείδια του Θείου (SOx) (Κανονισμός 14) Ο έλεγχος των ρύπων εφαρμόζεται σε όλον τον εξοπλισμό και τις συσκευές των πλοίων που καταναλώνουν βαρύ πετρέλαιο. Οι περιορισμοί χωρίζονται σε εκείνους που εφαρμόζονται εντός των Περιοχών Ελέγχου των Εκπομπών και σε εκείνους που εφαρμόζονται εκτός των Περιοχών Ελέγχου των Εκπομπών και κυρίως αφορούν στον περιορισμό του μέγιστου ποσοστού θείου στο πετρέλαιο όπως παραδίδεται στο πλοίο από τον προμηθευτή. Οι Περιοχές Ελέγχου των Εκπομπών Θείου είναι: 1. Η Βαλτική θάλασσα, όπως αυτή ορίζεται στο Παράρτημα Ι 2. Η Βόρεια θάλασσα, όπως αυτή ορίζεται στο Παράρτημα ΙΙ 3. Η περιοχή της Βορείου Αμερικής (ετέθη σε ισχύ από την 1η Αυγούστου 2012) 4. Το Πουέρτο Ρίκο και οι Αμερικάνικες Παρθένοι Νήσοι. Τα πλοία που σκοπεύουν να λειτουργούν εντός και εκτός αυτών των περιοχών πρέπει να είναι εφοδιασμένα με τους κατάλληλους τύπους καυσίμων και πριν την είσοδο στην περιοχή ελέγχου να έχει γίνει η αλλαγή από το ενός τύπου καύσιμο στο κατάλληλο καύσιμο για πλεύση εντός των περιοχών. Τα πλοία πρέπει να είναι εφοδιασμένα με γραπτές διαδικασίες για το πώς θα γίνεται η αλλαγή καυσίμου και σε κάθε αλλαγή θα πρέπει να καταγράφονται οι ποσότητες του καυσίμου με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο, η ώρα και η ημερομηνία είτε σε ένα ειδικό ημερολόγιο είτε στο Βιβλίο Πετρελαίου του πλοίου ( Oil Record Book) ανάλογα με τις απαιτήσεις της σημαίας. Η ποιότητα του καυσίμου πιστοποιείται από τον προμηθευτή μέσω των Δελτίων Παράδοσης Καυσίμων (Bunker Delivery Notes) και στη συνέχεια το πλήρωμα πρέπει να διασφαλίζει ότι το καύσιμο δεν θα ανακατεύεται με άλλα καύσιμα χαμηλότερης ποιότητας μέσα στις δεξαμενές είτε κατά τη διαδικασία μεταφοράς. Το παράρτημα επιτρέπει και άλλα μέσα για την επίτευξη ισοδύναμων επιπέδων οξειδίων του θείου. Τα μέσα αυτά κατατάσσονται σε πρωτεύοντα, όπου δεν υπάρχει σχηματισμός οξειδίων και σε δευτερεύοντα, όπου τα οξείδια αφαιρούνται σε ένα βαθμό πριν να απορριφθούν τα καυσαέρια στην ατμόσφαιρα. Οδηγίες από τον Διεθνή 21

22 Ναυτιλιακό Οργανισμό υπάρχουν μόνο για δευτερεύοντες μεθόδους, όπως είναι το Σύστημα Καθαρισμού των Καυσαερίων Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOC) (Κανονισμός 15) Τα δεξαμενόπλοια εκπέμπουν στην ατμόσφαιρα πτητικές οργανικές ενώσεις μέσω των Vapor Emission Control Systems και ο κανονισμός αυτός ασκεί περιορισμούς στις εκπομπές αυτές. Επίσης, απαιτείται όλα τα δεξαμενόπλοια να είναι εφοδιασμένα με ένα Εγχειρίδιο Διαχείρισης Πτητικών Οργανικών Ενώσεων. Οι οδηγίες για την δημιουργία του εγχειριδίου αυτού παρέχονται από τον οργανισμό στην εγκύκλιο MEPC.185. Ο έλεγχος σε ορισμένα λιμάνια και τερματικούς σταθμούς των VOC που εκπέμπονται από δεξαμενόπλοια στην ατμόσφαιρα επιτυγχάνεται με την απαίτηση να χρησιμοποιούν συστήματα ελέγχου εκπομπών ατμών του φορτίου. Τέτοιοι έλεγχοι μπορεί να εφαρμόζονται σε ορισμένα λιμάνια και τερματικούς σταθμούς μόνον για ορισμένα μεγέθη πλοίων και κατηγορίες φορτίων. Όλα τα δεξαμενόπλοια που μεταφέρουν αργό πετρέλαιο πρέπει να έχουν και να εφαρμόζουν αποτελεσματικά εγκεκριμένο για το πλοίο Σχέδιο Διαχείρισης VOC Αποτέφρωση στο πλοίο (Κανονισμός 16) Στον κανονισμό αυτό ορίζεται ότι η αποτέφρωση πρέπει να γίνεται μόνο από εξοπλισμό κατάλληλα σχεδιασμένο, με τη χρήση δηλαδή αποτεφρωτήρα του πλοίου. Κάθε αποτεφρωτήρας που εγκαθίσταται πάνω σ ένα πλοίο, μετά την 1η Ιανουαρίου 2000, θα πρέπει να διαθέτει Πιστοποιητικό Έγκρισης Τύπου IMO, το οποίο θα εκδίδεται εφόσον ο αποτεφρωτήρας είναι σχεδιασμένος και κατασκευασμένος σύμφωνα με τις πρότυπες προδιαγραφές για αποτεφρωτήρες πλοίων που αναφέρονται στην Απόφαση MEPC 76 (4O) όπως τροποποιήθηκε από το MEPC.93(45). Επίσης, όλα τα πλοία που διαθέτουν αποτεφρωτήρα, θα είναι εφοδιασμένα με εγχειρίδιο λειτουργίας του κατασκευαστή, στο οποίο θα εξειδικεύεται ότι η λειτουργία του είναι εντός των προβλεπόμενων στην παράγραφο 2 του Προσαρτήματος IV του Πρωτοκόλλου ορίων καύσης και εξαγωγής καυσαερίων. Επιπλέον απαιτείται και η κατάλληλη εκπαίδευση του πληρώματος για τη σωστή χρήση του έτσι ώστε οι ονομαστικές θερμοκρασίες καύσης να επιτυγχάνονται για να πραγματοποιείται πλήρης αποτέφρωση. Η αποτέφρωση στα πλοία γίνεται για την επεξεργασία των απορριμμάτων που δημιουργούν και διενεργείται μόνον με εξοπλισμό ειδικά σχεδιασμένο για αυτό το σκοπό. Η απόρριψη χλωριδίων πολυβινυλίου (PVC) με αποτέφρωση περιορίζεται σε 22

23 μονάδες εγκεκριμένου τύπου. Ενώ η αποτέφρωση της λάσπης λυμάτων και λάσπης πετρελαίου μπορεί εναλλακτικά να γίνεται σε κύριες ή βοηθητικές μονάδες θέρμανσης ή λέβητες, δεν πρέπει να γίνεται σε λιμάνια ή εκβολές ποταμών. Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στην απαγόρευση αποτέφρωσης στο πλοίο των κάτωθι ουσιών/αποβλήτων: α) υπολειμμάτων φορτίου των Παραρτημάτων Ι, ΙΙ και ΙΙΙ της Δ.Σ. MARPOL 73/78 και επιμολυσμένων υλικών συσκευασίας, β) πολυχλωριωμένων διφαινυλίων (PCBs) ή PVCs, εκτός εάν λαμβάνει χώρα σε αποτεφρωτήρα για τον οποίο έχει εκδοθεί Πιστοποιητικό Έγκρισης Τύπου IMO, γ) απορριμάτων που περιέχουν περισσότερο από ίχνη βαρέων μετάλλων και δ) προϊόντων διύλισης πετρελαίου που περιέχουν αλογονωμένες ενώσεις. Η αποτέφρωση ιλύος λυμάτων και βαρέων καταλοίπων καυσίμου πετρελαίου μπορεί να λάβει χώρα στην κύρια ή βοηθητική μονάδα παροχής ισχύος ή στους λέβητες, μόνον εκτός λιμένων. 23

24 2 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ EEDI» 2.1 IMO και Επιτροπή Προστασίας Θαλάσσιου Περιβάλλοντος H ένωση για την προστασία του περιβάλλοντος από τις ναυτιλιακές επιχειρήσεις, είναι ένα συμβούλιο που ανήκει διοικητικά στον διεθνή ναυτιλιακό οργανισμό (IMO) και συνεδριάζει κάθε εννέα μήνες με σκοπό την έκδοση των αναθεωρημένων κανονισμών που αφορούν στην προστασία του περιβάλλοντος από την ναυτιλιακή δραστηριότητα, δηλαδή, κανονισμούς που αφορούν στην λειτουργία του πλοίου και μεταφέρονται στην διεθνή σύμβαση της MARPOL και συγκεκριμένα στο παράρτημα VI. (MARPOL, ANNEX VI) Το Σεπτέμβριο του 1997 η Διεθνής Διάσκεψη των Συμβαλλόμενων Μερών στη MARPOL υιοθέτησε την Απόφαση 8 για τις εκπομπές CO 2 από τα πλοία. Η Απόφαση αυτή καλούσε την Επιτροπή του ΙΜΟ για την Προστασία του Θαλάσσιου Περιβάλλοντος (MEPC), να εξετάσει εφικτές στρατηγικές μειώσεις των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και ζητούσε από τον ΙΜΟ να διεξάγει μία μελέτη για τις εκπομπές CO 2 από τα πλοία με σκοπό να προσδιοριστεί η ποσότητα και το ανάλογο ποσοστό των εκπομπών CO 2 από τη ναυτιλία σαν τμήμα της παγκόσμιας κατάστασης εκπομπών CO 2. Ο ΙΜΟ, με στόχο να εντείνει τις προσπάθειες για τον περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από τα πλοία, υιοθετεί κατά την Συνέλευση του Δεκεμβρίου 2003 την Πρόταση A.963 (23) Πολιτικές και Πρακτικές του ΙΜΟ σχετικά με τη Μείωση των Εκπομπών Αερίων του Θερμοκηπίου από τα Πλοία. Σύμφωνα με αυτή, η MEPC εργάστηκε για την εύρεση των αναγκαίων μηχανισμών και συγκεκριμένα στην ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας που θα περιγράφει την απόδοση των αερίων του θερμοκηπίου ενός πλοίου με τη μορφή ενός δείκτη εκπομπών αερίων θερμοκηπίου για τα πλοία. Τα κυριότερα αποτελέσματα των συνόδων της επιτροπής παρατίθενται παρακάτω. Η Πορεία των Αποφάσεων: 53 η Σύνοδος MEPC: Ιουλίου Η σύνοδος εξέδωσε προσωρινές κατευθυντήριες γραμμές για τον Εθελοντικό Δείκτη Εκπομπών CO 2, για να χρησιμοποιηθούν σε δοκιμές για τους σκοπούς της ανάπτυξης ενός απλού συστήµατος. Το εν λόγω σύστηνα θα µπορούσε να χρησιμοποιηθεί εθελοντικά από τους φορείς εκμετάλλευσης των πλοίων κατά τη διάρκεια µιας δοκιμαστικής περιόδου. 24

25 55 η Σύνοδος MEPC: 9-13 Οκτωβρίου Η σύνοδος συμφώνησε σε ένα σχέδιο εργασίας, µε χρονοδιάγραµµα, για να προσδιορίσει και να αναπτύξει τους µηχανισµούς που χρειάζονται για να επιτευχθεί ο περιορισµός ή η µείωση των εκποµπών CO 2 από τα πλοία, σηµειώνοντας ότι η αλλαγή κλίµατος, που προκαλείται λόγω των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου από την καύση του ορυκτού καυσίµου, είναι µια σταθερά αυξανόµενη ανησυχία για τις περισσότερες χώρες. Το σχέδιο εργασίας προέβλεπε την περαιτέρω ανάπτυξη του σχεδίου του είκτη Εκποµπής του CO 2, καλώντας τα κράτη µέλη και τη βιοµηχανία να συνεχίσουν να πραγµατοποιούν δοκιµές, σύµφωνα µε τις εκδοθείσες προσωρινές οδηγίες για τον εθελοντικό υπολογισµό του είκτη Εκποµπής CO 2 στις δοκιµές (MEPC/Circ.471, που εκδόθηκε το 2005) και να αξιολογούν τη µεθοδολογία για τη βασική γραµµή εκποµπής του CO η Σύνοδος MEPC: 9-13 Ιουλίου Η MEPC, επιβεβαίωσε την ανάγκη να επικαιροποιηθεί η, από το 2000, μελέτη του ΙΜΟ για τα αέρια του θερµοκηπίου και για το σκοπό αυτό συμφώνησαν σε ένα χρονοδιάγραμμα καθώς και στην έκταση και τις αρµοδιότητες των εµπλεκοµένων. Συμφωνήθηκε ότι η µελέτη θα πρέπει να καλύπτει: Τις τρέχουσες παγκόσµιες απογραφές των αερίων του θερµοκηπίου και των αντίστοιχων ουσιών που εκπέµπονται από τα πλοία που εκτελούν διεθνείς µεταφορές, τυχόν µεθοδολογικά θέµατα και µελλοντικά σενάρια εκποµπών. Τον εντοπισµό της µέχρι τότε προόδου στη μείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου και άλλων ουσιών. Τον εντοπισµό πιθανών μελλοντικών μέτρων για τη µείωση των εκποµπών αερίων του θερμοκηπίου και να προβαίνει σε ανάλυση του κόστους- οφέλους αυτών, συμπεριλαμβανομένων των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, των επιλογών για τις τρέχουσες και τις µμελλοντικές µειώσεις των εκποµπών αερίων του θερμοκηπίου και άλλων συναφών ουσιών από τη διεθνή ναυτιλία. Τον προσδιορισµό των επιπτώσεων των εκποµπών από τη ναυτιλία, για την κλιµατική αλλαγή. Ο στόχος ήταν να υποβληθεί η επικαιροποιηµένη µελέτη στην 59 η σύνοδο της MEPC. 57 η Σύνοδος MEPC: 31 Μαρτίου - 4 Απριλίου Η σύνοδος υιοθέτησε οδηγίες για τη µείωση των εκποµπών GHG στη ναυτιλία. Από αυτή τη συνεδρίαση προέκυψε ένα σύνολο οδηγιών για τον υπολογισµό του είκτη Εκποµπής του CO2 για τη χρήση στις δοκιµές, βασισµένες σε σχεδιαστικές παραµέτρους του πλοίου και µια µεθοδολογία για τον προσδιορισµό µιας γραµµής αναφοράς CO2, µε στόχο να επιτευχθεί συμφωνία στη MEPC

26 Η MEPC συµφώνησε ότι ένα συνολικό και συνεκτικό µελλοντικό κανονιστικό πλαίσιο του ΙΜΟ για τις εκποµπές των αερίων του θερµοκηπίου (GHG) από τα πλοία, πρέπει να: Είναι αποτελεσµατικό στη συµβολή του στη µείωση των συνολικών παγκόσµιων εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου. Είναι δεσµευτικό και εξίσου εφαρµόσιµο σε όλες τις σηµαίες των κρατών Είναι οικονοµικά αποδοτικό. Είναι ικανό να περιορίσει την αποτελεσµατική στρέβλωση του ανταγωνισµού. Είναι βασισµένο στην αειφόρο περιβαλλοντική ανάπτυξη χωρίς να τιµωρεί το παγκόσµιο εµπόριο και την ανάπτυξη. Είναι βασισµένο στην προσέγγιση ενός στόχου και να µην επιβάλλει συγκεκριµένες µεθόδους. Υποστηρίζει την προώθηση και τη διεύρυνση τεχνολογικών καινοτοµιών και την έρευνα και ανάπτυξη σε ολόκληρο το ναυτιλιακό τοµέα. Φιλοξενεί τεχνολογίες αιχµής στον τοµέα της ενεργειακής απόδοσης. Είναι πρακτικό, διαφανές, ελεύθερο από απάτες και εύκολο στη διαχείρισή του. Στο πλαίσιο των ανωτέρω η Οµάδα Εργασίας Αερίων Θερµοκηπίου του ΙΜΟ, έλαβε εντολή για µια ενδιάµεση συνεδρίαση, για την περαιτέρω εξέταση λειτουργικών και τεχνικών µέτρων, που προσδιορίζονταν από τη MEPC 57 και σχετίζονταν µε θέµατα, µεταξύ των οποίων: Η ανάπτυξη ενός είκτη Σχεδίασης CO2 για νέα πλοία, µε σκοπό να επιτευχθεί συµφωνία στη MEPC 58. Η αναθεώρηση των υφιστάµενων κατευθυντήριων γραµµών υπολογισµού του είκτη CO2 (MEPC/Circ.471), µε σκοπό την οριστική έγκριση τους στη MEPC 58 και ειδικότερα η ανάπτυξη µια µεθοδολογίας για τη γραµµή αναφοράς του CO 2, µε όρους αποδοτικότητας. Πρώτη µεταξύ συνόδων συνεδρίαση της οµάδας Εργασίας Αερίων Θερµοκηπίου του ΙΜΟ:23-27 Ιουνίου H Οµάδα Εργασίας Αερίων Θερµοκηπίου του ΙΜΟ, (Working Group on GHG Emissions from Ships) συνήρθε για να αναθεωρήσει και να επεκτείνει τις οδηγίες από τη 57 η MEPC. Στη συνάντηση µετείχαν πάνω από 210 σύνεδροι, εµπειρογνώµονες από όλο τον κόσµο. Η συνάντηση, αφού εξέτασε όλες τις προτάσεις και παρατηρήσεις των συµµετεχόντων, ανέπτυξε περαιτέρω έναν µαθηµατικό τύπο για τον προτεινόµενο υποχρεωτικό είκτη Σχεδίασης CO2 καθώς και τη µεθοδολογία υπολογισµού του. Επίσης ανέπτυξε ένα σχέδιο κειµένου για το σχετικό κανονιστικό πλαίσιο. Θεώρησε ότι ο δείκτης σχεδίασης θα περιλαµβάνει ένα ελάχιστο επίπεδο αποδοτικότητας καυσίµου, σε σχέση µε µια γραµµή αναφοράς, η οποία θα 26

27 καθοριστεί µε βάση την αποδοτικότητα του καυσίµου, για τα πλοία που παραδόθηκαν από το 1995 έως το Το πραγµατικό ελάχιστο επίπεδο, καθώς και η συχνότητα µε την οποία τα όρια θα γίνονται αυστηρότερα, ήταν µεταξύ των θεµάτων που θα εξέταζε η επόµενη MEPC τον Οκτώβριο 2008 (MEPC 58). Η συνάντηση ενθάρρυνε τα κράτη µέλη και τις οργανώσεις παρατηρητές να δοκιµάσουν την αξιοπιστία του συµφωνηθέντος τύπου, µε τη διενέργεια προσοµοιώσεων και την υποβολή των αποτελεσµάτων στη MEPC 58. Με αυτά τα αποτελέσµατα, η MEPC 58 θα έπρεπε να ήταν σε θέση να εγκρίνει το είκτη Σχεδίασης CO2 για τα νέα πλοία και να συµφωνηθούν οι τελευταίες λεπτοµέρειες. O τύπος υπολογισµού του είκτη Εκποµπής του CO2 πήρε την πα- ρακάτω µορφή, όπως προτάθηκε από την αντιπροσωπεία της ανίας: 58 η Σύνοδος MEPC: 6-10 Οκτωβρίου Η MEPC συζήτησε επιπλέον κατά πόσον τα µέτρα για τη µείωση ή τον περιορισµό των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου από τα πλοία, θα πρέπει να είναι υποχρεωτικά ή προαιρετικά για όλα τα κράτη µέλη. Πολλές αντιπροσωπείες µίλησαν υπέρ της κοινής αλλά διαφοροποιηµένης ευθύνης (Common But Differentiated Responsibility, CBDR), κατ'αρχήν στο πλαίσιο της UNFCCC. Κατά την άποψή τους, κάθε υποχρεωτικό καθεστώς µε στόχο τη µείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου από τα πλοία θα πρέπει να εφαρµοστεί µόνο για τις χώρες που απαριθµούνται στο παράρτηµα Ι της UNFCCC. Ωστόσο, αρκετές άλλες αντιπροσωπείες εξέφρασαν την άποψη ότι, λαµβάνοντας υπόψη την παγκόσµια εντολή του ΙΜΟ, όσον αφορά την ασφάλεια των πλοίων και την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος από τις εκποµπές των πλοίων, το κανονιστικό πλαίσιο του ΙΜΟ για το θέµα των αερίων θερµοκηπίου, θα πρέπει να ισχύσει για όλα τα πλοία, ανεξαρτήτως της σηµαίας που φέρουν. Τονίστηκε ότι, καθώς τα τρία τέταρτα του παγκόσµιου εµπορικού στόλου πλέουν υπό σηµαία των χωρών που δεν απαριθµούνται στο παράρτηµα Ι της UNFCCC, οποιοδήποτε ρυθµιστικό καθεστώς για τη µείωση των αερίων του θερµοκηπίου από τη ναυτιλία θα είναι αναποτελεσµατικό για την καταπολέµηση της κλιµατικής αλλαγής, αν ισχύσει µόνο για τις χώρες του παραρτήµατος Ι. Ειδικότερα η επιτροπή µετονόµασε τον δείκτη µέτρηση της ενεργειακής αποδοτικότητας των νέων πλοίων από «είκτη σχεδίασης CO 2» (Design CO 2 Index) σε «είκτη Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικότητας» (Energy Efficiency Design Index, EEDI). Παράλληλα ενέκρινε τη χρήση ενός σχεδίου προσωρινών κατευθυντήριων γραµµών, σχετικά µε την µέθοδο υπολογισµού του είκτη 27

28 Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικότητας (EEDI) των νέων πλοίων για πειραµατική εφαρµογή, µε στόχο την περαιτέρω διαµόρφωση και βελτίωση του. O τύπος υπολογισµού του είκτη Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικό- τητας, µετά από αριθµό προσθηκών και τροποποιήσεων πήρε την παρακάτω µορφή: Επιπλέον αποφάσισε να συνεχιστούν περαιτέρω οι σχετικές εργασίες σε µια ενδιάµεση συνάντηση στις αρχές του 2009, τα αποτελέσµατα της οποίας θα υποβληθούν στη MEPC 59 τον Ιούλιο του ίδιου έτους. εύτερη µεταξύ συνόδων συνεδρίαση της οµάδας Εργασίας Αερίων Θερµοκηπίου του ΙΜΟ: 9 έως 13 Μαρτίου του Στη δεύτερη, µεταξύ συνόδων, συνεδρίαση της οµάδας εργασίας του ΙΜΟ για τις εκποµπές των αερίων θερµοκηπίου σηµειώθηκε µεγάλη πρόοδος στην ανάπτυξη µέτρων για τη βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας στη διεθνή ναυτιλία και κατ επέκταση στη µείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου. Η οµάδα εργασίας εξέτασε ένα µεγάλο αριθµό εγγράφων από τις κυβερνήσεις µέλη και τις οργανώσεις παρατηρητές, σχετικά µε το πώς θα αυξηθεί η αποδοτικότητα των καυσίµων στον παγκόσµιο στόλο. Ο κύριος στόχος ήταν η περαιτέρω βελτίωση του EEDI για τα νέα πλοία, µε βάση την εµπειρία που αποκτήθηκε µέσω δοκιµαστικής εφαρµογής του, κατά τους τελευταίους έξι µήνες. Η συνάντηση υπέβαλλε έκθεση µε τα αποτελέσµατα των εργασιών στην 59η σύνοδο της επιτροπή MEPC του ΙΜΟ. 59 η Σύνοδος MEPC: Ιουλίου Η MEPC βοηθήθηκε στις εργασίες της από τα συμπεράσματα της εύτερης Μελέτης του ΙΜΟ για τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου από τα πλοία. Η επιτροπή συμφωνήσουμε να κυκλοφορήσει ένα πακέτο ενδιάμεσων εθελοντικών τεχνικών και λειτουργικών μέτρων για τη μείωση των αερίων θερμοκηπίου (GHG) από τη διεθνή ναυτιλία. Αναφορικά µε τον Δείκτη Σχεδίαση Ενεργειακής Αποδοτικότητας (EEDI), τα μέτρα περιλαμβάνουν ενδιάμεσες κατευθυντήριες γραμμές για: Τη μέθοδο υπολογισμούς του Δείκτη Σχεδίαση Ενεργειακής Αποδοτικότητας για νέα πλοία. Την εθελοντική επαλήθευση του είκτη Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικότητας για νέα πλοία Τα συµφωνηθέντα µέτρα, προορίζονταν να χρησιµοποιηθούν για δοκιµαστικούς σκοπούς µέχρι την εξηκοστή σύνοδο της επιτροπής (MEPC 60) το Μάρτιο του 2010, 28

29 όπου θα υποβάλλονταν τα αποτελέσµατα από την εφαρµογή τους για περαιτέρω κατάλληλη επεξεργασία, µε σκοπό τη διευκόλυνση των αποφάσεων, σχετικά µε το πεδίο εφαρµογής τους και την ψήφιση αυτών. O τύπος υπολογισµού του είκτη Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικό- τητας, πήρε την παρακάτω µορφή, η οποία αποτελεί και την σηµερινή του µορφή: 60 η Σύνοδος MEPC: Μαρτίου Η επιτροπή αποφάσισε αναφορικά µε τον EEDI τα εξής : Εξέδωσε οδηγίες για των υπολογισµό των σχετικών γραµµών αναφοράς, µε βάση τα δεδοµένα των υφισταµένων πλοίων από την βάση δεδομένων του Συμφώνησε, παρά την διαφωνία αρκετών αντιπροσωπειών, να γίνει ο δείκτης EEDI υποχρεωτικός και να ενταχθεί στο Παράρτηµα VI της MARPOL. Στο πλαίσιο αυτό συνέταξε ένα αρχικό σχέδιο τροπολογίας στο Παράρτηµα VI της MARPOL, αναφορικά µε τις απαιτήσεις ενεργειακής αποδοτικότητας των πλοίων. Αναγνώρισε ότι είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν οδηγίες για να υποστηρίξουν το ρυθμιστικό πλαίσιο για επαλήθευση του EEDI, λαµβάνοντας υπόψη την εγκύκλιο MEPC.1/Circ.682. Αναγνώρισε ότι υφίστανται εκκρεµή ζητήµατα αναφορικά µε το µέγεθος των πλοίων, τις προβλεπόµενες ημερομηνίες και τα ποσοστά µείωσης σε σχέση µε τις απαιτήσεις του EEDI. 61 η Σύνοδος MEPC: 27 Σεπτεμβρίου - 01 Οκτωβρίου Η σύνοδος, µετά από εξαντλητική συζήτηση, προετοίµασε τελικά ένα σύνολο κανονισµών για να κατασταθεί ο EEDI υποχρεωτικός, το οποίο υποστηρίχτηκε από την πλειοψηφία των απόψεων που εκφράστηκαν κατά τη διάρκεια αυτής. Η σύνοδος δεν πήρε καµία απόφαση αναφορικά µε τον τρόπο µε τον οποίο θα συνεχίσει περαιτέρω µε το κείµενο αυτό, εξ αιτίας των διαφορών των απόψεων, παρά τις πολυάριθµες προσπάθειες να επιτευχθεί συναίνεση. Εντούτοις, το συμφωνηθέν κείµενο κυκλοφόρησε τον Νοέμβριο, κατά απαίτηση αριθµού µελών, µε σκοπό την επίσηµη υιοθέτηση του από την επόµενη σύνοδο (MEPC 62) τον Ιούλιο του 2011, σύµφωνα µε το άρθρο 16.2 (α) της Συνθήκης ΜARPOL 73/78. Επιπλέον εκδόθηκαν οι παρακάτω οδηγίες: Υπολογισµού των γραµµών αναφοράς, για τη χρήση τους µε τον EEDI, µε βάση τον µέσο όρο του EEDI των υπαρχόντων πλοίων. 29

30 Επιθεώρησης και πιστοποίησης του EEDI, οι οποίες αντικατέστησαν τις οδηγίες της εγκυκλίου MEPC.1/ Circ Υπολογισµού του EEDI. 62 η Σύνοδος MEPC: Ιουλίου Αναφορικά µε τον δείκτη EEDI η σύνοδος αποφάσισε την τροποποίηση του παραρτήµατος VI της MARPOL καθιστώντας τον δείκτη EEDI υποχρεωτικό. Η επιτροπή κατέβαλλε επίπονες προσπάθειες, µέσω των επίσηµων και ανεπίσηµων συναντήσεων, για την έγκριση της αναθεώρησης στο παράρτηµα VI της MARPOL µέσω συναίνεσης αντί της ψηφοφορίας. Παρά το ουσιαστικό έργο, έγινε ψηφοφορία, η οποία οδήγησε σε 48 ναι και 5 κατά, από τα παρευρισκόµενα µέλη του παραρτήµατος VI της MARPOL. Η ηµεροµηνία έναρξης της ισχύος της σχετικής απαίτησης του EEDI καθορίσθηκε η 1η Ιανουαρίου 2013, ενώ οι τύποι των πλοίων, τα ποσοστά µείωσης κλπ παρέµειναν τα ίδια, όπως είχαν συµφωνηθεί στην προηγούµενη. Εκτελέστηκαν δύο βασικές προσθήκες στο προτεινόµενο κείµενο του παραρτήµατος VI της MARPOL. Η µία αφορά τη µεταφορά τεχνολογίας, που σχετίζεται µε την βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των πλοίων, για τα κράτη που το ζητούν. Η δεύτερη σχετίζεται µε την δυνατότητα αναστολής της εφαρµογής της σχετικής απαίτησης για τέσσερα χρόνια, ήτοι µέχρι τον Ιανουάριο 2017, για όποια Αρχή (σηµαία) επιθυµεί. 63 η Σύνοδος MEPC Μάρτιος 2012 Η σύνοδος επικύρωσε οδηγίες υπολογισμού και εξακρίβωση του EEDI. Οι οδηγίες αυτές αποτελούν την ουσία του κανονισμού καθώς καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο θα υπολογίζεται το νούμερο EEDI για κάθε νέο πλοίο. Το EEDI θα εφαρμοστεί στα πλοία συμβολαίου από 1/1/ η Σύνοδος MEPC Οκτώβριος 2012 Κύριο αντικείμενου της συνόδου σε ότι αφορά την ενεργειακή αποδοτικότητα ήταν η θέσπιση ενός κατώτερο ορίου ασφαλείας έτσι ώστε να ικανοποιείται ο κανονισμός για την ενεργειακή αποδοτικότητα του πλοίου, ενώ παράλληλα να εξασφαλίζει η ασφάλεια της ναυσιπλοΐας. Η Ελλάδα προέτρεπε τον ΙΜΟ να θέσει ένα ελάχιστο όριο ασφάλειας, κάτω του οποίου να μην επιτρέπεται η κατασκευή τέτοιων πλοίων. Η Ελλάδα επέμενε ότι αυτό το όριο θα έπρεπε να καθοριστεί στην ταχύτητα σχεδιασμού του πλοίου και όχι στην ιπποδύναμη της μηχανής. Στην πρόταση αυτήν αντιτάχθηκαν σφόδρα οι ναυπηγικές χώρες προτείνοντας ότι η ελάχιστη ιπποδύναμη είναι το πιο σωστό μέτρο. Τελικά, o IACS έχει ήδη αναλάβει τη μελέτη με βάση την ελάχιστη ιπποδύναμη και κατά τη σύνοδο παραδέχτηκε ότι ακόμα η μελέτη είναι σε πολύ πρώιμο στάδιο. Ωστόσο, επειδή τον Ιανουάριο του 2013 ξεκίνησε η εφαρμογή του κανονισμού EEDI έπρεπε να καθοριστεί κάποιο όριο ασφαλείας. Η επιτροπή αποφάσισε τελικά ότι το αρχικό όριο ασφαλείας θα είναι εντελώς στατιστικό δηλαδή ως όριο θα τεθεί η μικρότερη ιπποδύναμη με την οποία έχει κατασκευαστεί οποιοδήποτε πλοίο της τελευταίας δεκαετίας. 30

31 Έναρξη Ισχύος > Φάση 0 Ιανουάριος η Σύνοδος MEPC Ιούλιο 2013 Κύριο αντικείμενου της Συνόδου είναι η οριστικοποίηση των κατευθυντήριων γραμμών για τη μείωση του CO2 και αναθεώρηση των απαιτήσεων για τα μικρά σκάφη, τα μεγάλα δεξαμενόπλοια και τα φορτηγά πλοία. 66 η Σύνοδος MEPC Μάρτιο 2014 Αναφέρεται στο Πλαίσιο για να συμπεριληφθούν τα πλοία υβριδικής πρόωσης, τα επιβατηγά, τα ντιζελοκίνητα και τα RoRo πλοία. Φάση 1 η Ιανουάριος 2015 Αξιολόγηση των τεχνολογικών εξελίξεων και την προσαρμογή στο χρονικό διάστημα που διανύθηκε και τους παράγοντες μείωσης που ελήφθησαν βάσει πλαισίου. 68 η Σύνοδος MEPC Η 68η σύνοδος της Επιτροπής Προστασίας του Θαλάσσιου Περιβάλλοντος (MEPC 68) εξέτασε κατά πόσον παραλήφθηκαν αρκετές κοινοποιήσεις σχετικά με τη διαθεσιμότητα των λιμενικών εγκαταστάσεων παραλαβής, σύμφωνα με τον κανονισμό 13 του παραρτήματος IV της σύμβασης MARPOL, ώστε να καταστεί δυνατή η έναρξη ισχύος των διατάξεων για την Ειδική Περιοχή της Βαλτικής Θάλασσας, όπως και να οριοθετηθεί η περιοχή όπου θα μπορούσαν να ισχύουν οι διατάξεις ειδικής περιοχής, λαμβανομένου υπόψη ότι προέβησαν σε κοινοποίηση μόνον οκτώ από τις εννέα χώρες της Βαλτικής. Συμφωνήθηκε ότι παραλήφθηκαν επαρκείς κοινοποιήσεις και ότι, ως εκ τούτου, θα είναι δυνατόν να καθορισθούν ημερομηνίες έναρξης ισχύος της ειδικής περιοχής, όπως ορίζει το έγγραφο MEPC 68/10/2. Διαπιστώθηκε ότι η προτεινόμενη οριοθέτηση της περιοχής διαφέρει από εκείνη στο παράρτημα IV της σύμβασης MARPOL και ότι για την έναρξη ισχύος της ειδικής περιοχής είναι απαραίτητη η τροποποίηση του παραρτήματος IV της σύμβασης MARPOL για νέα οριοθέτησή της, όπως ορίζεται στο έγγραφο MEPC 68/10/2. 31

32 2.2 Περιοχές Ελέγχου των εκπομπών-emission Control Areas (ECAs) - Sulphur Emission Control Areas (SECAs) Sulphur Emission Control Areas (SECAs) ή Emission Control Areas (ECAs) είναι θαλάσσιες περιοχές για τις οποίες έχουν θεσπιστεί αυστηρότεροι έλεγχοι για την ελαχιστοποίηση των ατμοσφαιρικών εκπομπών, (SOx, NOx, ODS, VOC) από τα πλοία, όπως ορίζεται στο παράρτημα VI της MARPOL πρωτόκολλο του 1997, το οποίο ήρθε σε ισχύ το Μάιο του Το παράρτημα VI περιλαμβάνει διατάξεις για δύο ομάδες απαιτήσεων εκπομπών και ποιότητας καυσίμων που αφορούν SOx και PM, ή NOx, μια παγκόσμια απαίτηση και αυστηρότερους ελέγχους σε ειδικές περιοχές ελέγχου των εκπομπών (ECA). Οι κανονισμοί αυτοί προέρχονταν από τις ανησυχίες σχετικά με τη συμβολή της ναυτιλίας στην "τοπική και παγκόσμια ατμοσφαιρική ρύπανση και τα περιβαλλοντικά προβλήματα." Τον Ιούλιο του 2010 επιβλήθηκε ένα αναθεωρημένο αυστηρότερο παράρτημα VI με σημαντικά αυστηρότεροι όρια εκπομπών. Εικόνα 3: Ειδικές Περιοχές Ελέγχου των εκπομπών, πηγή: Σήμερα ECA περιοχές είναι η Βαλτική Θάλασσα σύμφωνα με την Annex I της MARPOL,η Βόρεια Θάλασσα σύμφωνα με την Annex V της MARPOL,(και οι δύο θαλάσσιοι χώροι για θείο μόνο). Επίσης ECA περιοχή είναι από το 2012 ο θαλάσσιος χώρος της Βορείου Αμερικανικής σύμφωνα με την Annex VI της MARPOL αλλά και η Καραιβική από τον Ιανουάριο του 2014 σύμφωνα με την Annex VI της MARPOL (και οι δύο περιοχές για Sox, NOx και PM). Όπως καταλαβαίνει κανείς και άλλοι θαλάσσιοι χώροι θα εισέλθουν στους κανονισμούς ECA και σίγουρα ένας από αυτούς δεν είναι άλλος από την Μεσόγειο Θάλασσα. Τα περισσότερα πλοία που θα διαπλέουν τις περιοχές ECA θα πρέπει να λειτουργούν με μηχανές διπλής καύσης (dual fuel engines) ούτως ώστε να μην ξεπερνιούνται τα όρια εκπομπής καυσαερίων όταν διαπλέουν τους συγκεκριμένους θαλάσσιους χώρους. Οι πλοιοκτήτες θα πρέπει 32

33 να είναι πολύ προσεκτικοί με τους κανονισμούς για να αποφύγουν πιθανές κυρώσεις και πρόστιμα. Τα κριτήρια για να χαρακτηριστεί μία περιοχή ECA είναι η σαφής οριοθέτηση σε σχέση με πιθανό θαλάσσιο ρίσκο, η ποσοτικοποίηση των εκπομπών καυσαερίων και η αξιολόγηση των επιπτώσεων, οι επικρατούσες καιρικές συνθήκες, τα δεδομένα σχετικά με την κίνηση των πλοίων και άλλα δεδομένα εδαφικών χαρακτηριστικών της περιοχής σε σχέση με τους κανονισμούς ECA. Το ποσοστιαίο όριο περιεκτικότητας του καυσίμου στις περιοχές ελεγχόμενων εκπομπών (ECAs - Emissions Control Areas suphlur) ήταν έως και την 1 η Ιουλίου του ,5% όπως προβλεπόταν από το παράρτημα της MARPOL 73/78. Μετά την 1 η Ιουλίου 2010 το όριο για τις περιοχές ελεγχόμενων εκπομπών μειώθηκε στο 1,0% και μετά την 1 η Ιανουάριο 2015 το ποσοστό αυτό θα διαμορφωθεί στο 0,1%, παρά το γεγονός ότι οι εκπομπές SOx έχουν ψυκτική επίδραση στην παγκόσμια θέρμανση και δεν είναι επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία στις ανοικτές θάλασσας. Το κατώτατο όριο του 0,1 % εφαρμόζεται ήδη σε όλα τα ευρωπαϊκά λιμάνια και στις εσωτερικές θαλάσσιες οδούς της ΕΕ από την 1 η Ιανουαρίου του 2010 σύμφωνα με την Οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης (EU Directive 99/32 Amendment). Γράφημα 3: όρια θείου σε περιοχές μέσα και έξω από ECAs Πηγή: International Chamber of Shipping Ενώ για περιοχές έξω από τις SECAs το αναθεωρημένο Παράρτημα VI της MARPOL ορίζει το παγκόσμιο όριο του θείου στα καύσιμα ότι θα μειωθεί ), από το 3,5% που είναι σήμερα στο 0,5% τον Ιανουάριο του 2020, θα οδηγήσει αναγκαστικά πολλούς πλοιοκτήτες, συμπεριλαμβανομένου και της ακτοπλοΐας, να επιλέξουν 33

34 ισοδύναμες μεθόδους συμμόρφωσης, όπως συστήματα καθαρισμού των καυσαερίων (καταλύτες) ή κινητήρες υγροποιημένου φυσικού αερίου. Βελτιωμένες περιβαλλοντικές επιδόσεις και μειωμένο λειτουργικό κόστος είναι στην κορυφή των προτεραιοτήτων όλων. Η αλλαγή του κλίματος και η ταχύτατη αύξηση του κόστους καυσίμων έχει εστιάσει την προσοχή όλων στην ενεργειακή κατανάλωση και αποδοτικότητα, στο σύνολο του ναυτιλιακού τομέα. 2.3 Δείκτης Σχεδιασμού Ενεργειακής Απόδοσης (EEDI) Τα καυσαέρια είναι η κύρια πηγή εκπομπών GHG (αερίων θερμοκηπίου) από τα πλοία και το διοξείδιο του άνθρακα είναι το σημαντικότερο GHG, τόσο από πλευράς ποσότητας, όσον και από πλευράς δυνατότητας παγκόσμιας θέρμανσης. Σύμφωνα με τη Δεύτερη Μελέτη του ΙΜΟ για τα GHG του 2009, που είναι η πληρέστερη και εγκυρότερη εκτίμηση του επιπέδου των GHG που εκπέμπονται από πλοία, η διεθνής ναυτιλία υπολογίσθηκε ότι έχει εκπέμψει το εκατ. τόνους, ή περίπου το 2,7% των παγκόσμιων ανθρωπογενών εκπομπών CO 2. Η μελέτη αναγνώρισε σημαντική δυνατότητα μείωσης εκπομπών CO2 μέσω τεχνικών και λειτουργικών μέτρων. Στο πλαίσιο των ανωτέρω κατευθυντήριων οδηγιών, η MEPC, μετά από αριθμό συνεδριάσεων ανέπτυξε τον δείκτη Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικότητας (Energy Efficiency Design Index, EEDI). Ο EEDI αποτελεί ένα μαθηματικό τύπο, ο οποίος εκφράζει την αναλογία μεταξύ του κόστους (δηλ. εκπομπή CO2) και του κέρδους που παράγεται, το οποίο εκφράζεται ως ικανότητα μεταφοράς αγαθών, από τη λειτουργία του πλοίου. Οι εκπομπές CO2 θεωρείται ότι προέρχονται από τις κύριες μηχανές και από τις βοηθητικές μηχανές(δευτερεύουσες), μετά την αφαίρεση των εκπομπών που αναλογούν στην ισχύ που προσφέρεται από τη χρήση αντίστοιχων καινοτόμων τεχνολογιών. Το κέρδος που παράγεται θεωρείται ότι αποτελείται από το μεταφερόμενο φορτίο επί την ταχύτητα του πλοίου. Εξίσωση 1: Απλουστευμένη σχέση EEDI Πηγή:IMO, Ο τελικός τύπος υπολογισμού του Δείκτη Σχεδίασης Ενεργειακής Αποδοτικότητας, ο οποίος πήρε την τελική του μορφή στην ΜΕPC 66, είναι ο ακόλουθος: 34

35 Εξίσωση 2: Τύπος υπολογισμού EEDI Πηγή:IMO, * Εάν ένα μέρος από τη μέγιστη συνήθης βοηθητική ισχύς εν πλω παρέχεται από γεννήτριες άξονα, η SFCΜΕ και η CFME μπορούν - για αυτό το μέρος της ισχύος- να χρησιμοποιηθεί η αντί της SFCΑΕ και της CFΑE. **Στην περίπτωση που το PPTI(i)>0, για τον υπολογισμό του Peff χρησιμοποιούμε την μέση τιμή των (SFCΜΕ* CFME) και (SFCΑΕ * CFΑE). Πιο αναλυτικά έχουμε:. Cf : είναι ένας αδιάστατος συντελεστής μετατροπής μεταξύ της κατανάλωσης καυσίμου, μετρημένης σε γραμμάρια (gr) και των εκπομπών CO2, μετρημένων επίσης σε γραμμάρια (gr), βασισμένα στην περιεκτικότητα του άνθρακα. Οι δείκτες ME(i) και AE(i) αναφέρονται αντίστοιχα στις κύριες μηχανές και στις βοηθητικές μηχανές. Ο συντελεστής Cf αντιστοιχεί στο χρησιμοποιούμενο καύσιμο, που αναγράφεται στο εφαρμοζόμενο πιστοποιητικό Engine International Air Pollution Prevention Certificate (ΕΙΑΡΡ). Vref : είναι η ταχύτητα του πλοίου, μετρούμενη σε ναυτικά μίλια ανά ώρα (knot), σε βαθύ νερό, στη μέγιστη κατάσταση φόρτωσης (capacity),όπως ορίζεται στην κατωτέρω παράγραφο (3), στην ισχύ άξονα των μηχανών, όπως ορίζεται στην κατωτέρω παράγραφο (4), υποθέτοντας απουσία ανέμου και κυμάτων. Η μέγιστη κατάσταση φόρτωσης ορίζεται στο μέγιστο βύθισμα και στην αντίστοιχη διαγωγή, στην οποία το πλοίο είναι σχεδιασμένο να επιχειρεί. Τα στοιχεία αυτά παίρνονται από το Εγχειρίδιο Ευστάθειας. Capacity (χωρητικότητα) ορίζεται ως ακολούθως: a. Για bulk carriers, tankers, gas carriers, LNG carriers, Ro-Ro cargo ships (Οχηματαγωγά), Ro-Ro cargo ships, Ro-Ro passenger ships, general cargo ships, Refrigerated cargo carriers, το προσθετό βάρος(dwt) χρησιμοποιείται ως Capacity. b. Για επιβατηγά πλοία και κρουαζιερόπλοια, η ολική χωρητικότητα (gross tonnage), σύμφωνα µε την Διεθνή Συνθήκη Μέτρησης Ολικής Χωρητικότητας Πλοίων του 1969, Παράρτημα Ι, κανονισμός 3. c. Για τα containership (πλοία μεταφοράς τυποποιημένων εμπορευματοκιβώτιων) η παράμετρος Capacity, θα λαμβάνεται ως το 70% του πρόσθετου βάρους (DWT). 35

36 Πρόσθετο βάρος (DWT): είναι η διαφορά, σε τόνους, μεταξύ του εκτοπίσματος ενός πλοίου, σε νερό µε πυκνότητα 1,025kg/m3, στο μεγαλύτερο βύθισμα λειτουργίας και του βάρους κενού σκάφους του πλοίου (lightweight). P: είναι η ισχύς των κύριων και βοηθητικών (main & auxiliary engines) μηχανών, μετρούμενη σε KW. Οι δείκτες ME(i) και AE(i) αναφέρονται αντίστοιχα στις κύριες και στις βοηθητικές μηχανές. Το άθροισμα (i) είναι για όλες τις μηχανές, µε αριθμό μηχανών (nme). Το EEDI εκφράζει τις εκπομπές του CO 2 από ένα πλοίο κάτω από ειδικές συνθήκες (π.χ., φορτίο μηχανών, έλξη, αέρας, κύματα, κ.λπ.) σε σχέση µε ένα ονομαστικό ποσοστό μεταφοράς. Η μονάδα του EEDI είναι "γραμμάρια CO 2 ανά χωρητικότηταμίλι", όπου "χωρητικότητα" είναι μια έκφραση της ικανότητας μεταφοράς του φορτίου, για το οποίο το πλοίο έχει σχεδιαστεί να μεταφέρει. Για τα περισσότερα σκάφη, η "χωρητικότητα" εκφράζεται ως πρόσθετο βάρος (deadweight). Ο Δείκτης Σχεδιασμού Ενεργειακής Αποδοτικότητας είναι το προϊόν μιας οικουμενικής ανάγκης και στοχεύει στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από τα πλοία, όπως εξηγεί Edmund Hughes από το τμήμα Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης και την Κλιματικής Αλλαγής του ΙΜΟ. Ο πρωταρχικός σκοπός του EEDI είναι να μειώσει τις εκπομπές CO 2 από τη ναυτιλία, βελτιώνοντας την ενεργειακή αποδοτικότητα των νέων κατασκευών. Για το σκοπό αυτό ο EEDI υπολογίζεται για τα νέα πλοία, τα οποία είναι εξαναγκασμένα να έχουν EEDI μικρότερο, κατά ένα ποσοστό μείωσης, από μια γραμμή αναφοράς (baseline), η οποία αντιπροσωπεύει την μέση αποδοτικότητα για πλοία τα προηγούμενα χρόνια. Η βασική ιδέα είναι ότι η τιμή του EEDI ενός νέου πλοίου πρέπει να είναι ίση ή μικρότερη από την απαιτούμενη τιμή (target) του EEDI. Με βάση τον τύπο και το μέγεθος του πλοίου, η ενεργειακή απόδοση του πλοίου θα μετράται µε το ποσοστό μείωσης που μπορεί να επιτευχθεί από την γραμμή αναφοράς. Τα τελευταία χρόνια, οι συζητήσεις στο πλαίσιο του ΙΜΟ έχουν ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη ενός Δείκτη Σχεδιασμού Ενεργειακής Αποδοτικότητας (EEDI) που έχει την ευρεία και κατηγορηματική υποστήριξη των κυβερνήσεων, των βιομηχανικών ενώσεων και των οργανώσεων που εκπροσωπούν τα συμφέροντα της κοινωνίας των πολιτών. Όλα είναι ενωμένα με τον ίδιο σκοπό: να διασφαλίσει ότι ο EEDI συμβάλει σημαντικά, μέσω της ενίσχυσης των μέτρων ενεργειακής απόδοσης, στην μείωση των εκπομπών αεριού του θερμοκηπίου από τα πλοία. O ΙΜΟ έχει θέσει ποσοστά μείωσης του EEDI, ανά τύπο πλοίων, από την αντίστοιχη γραμμή αναφοράς μέχρι την περίοδο 2025 έως 2030, όπου μια μείωση κατά 30% απαιτείται για τους περισσότερους τύπους πλοίων. Το επίπεδο μείωσης στην πρώτη φάση έχει τεθεί στο 10% και θα ρυθμίζεται κάθε πέντε χρόνια για να διατηρήσει τον ρυθμό µε τις τεχνολογικές προόδους των νέων μέτρων αποδοτικότητας και μείωσης. 36

37 Γράφημα 4: Baseline-Target EEDI value για διαφορετικές κατηγορίες και μεγέθη πλοίων. Πολλά ενδιαφερόμενα μέρη, οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής, οι εφοπλιστές, οι ναυπηγοί, ταξικές κοινωνίες, κ.λπ. - συμβάλλουν σε αυτήν την προσπάθεια, παρέχοντας τεχνικές και άλλες πληροφορίες στις επικείμενες συζητήσεις. Φαίνεται ότι η διεθνής αύτη κοινότητα έχει αναπτύξει ένα εργαλείο από κοινού, το οποίο είναι κατάλληλο για τον προορισμό του από όλες τις απόψεις, αν και τα περιθώρια εξέλιξης είναι πολλά. Στην ναυτιλία καταβάλλουν συνεχώς προσπάθειες για τη βελτιστοποίηση της κατανάλωσης καυσίμου. Και, ενώ τα πλοία αναγνωρίζεται παγκοσμίως ως ο πιο αποδοτικός τρόπος χύδην μεταφοράς, τα αέρια θερμοκηπίου στην δεύτερη μελέτη του ΙΜΟ, το 2009, εντοπίστηκαν να επιδέχονται σημαντικές βελτιώσεις. Όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση, κυρίως μέσω της χρήσης των ήδη υφιστάμενων τεχνολογιών ή, με άλλα λόγια, μέσω τεχνικών και ο design-bases μέτρων μπορούμε να επιτύχουμε αξιοσημείωτη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και κατ επέκτασιν των εκπομπών CO 2. Η μελέτη κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι οι πρόσθετες μειώσεις θα μπορούσε να επιτευχθεί μέσω επιχειρησιακών μέτρων, όπως η χαμηλότερη ταχύτητα, τη βελτιστοποίηση ταξίδι, κ.λπ. Ο EEDI αντιμετωπίζει το πρώτο είδος των μέτρων, απαιτώντας ένα ελάχιστο επίπεδο energy efficiency για τα νέα πλοία, με πίεση για συνεχή τεχνολογική ανάπτυξη όλων των στοιχείων που επηρεάζουν την απόδοση των καυσίμων του πλοίου και με σαφή διαχωρισμό των τεχνικών και σχεδιαστικών μεθόδων του πλοίου από τις επιχειρησιακές και εμπορικές δράσεις. Για να καταστεί δυνατή η σύγκριση για την ενεργειακή απόδοση πρέπει να γίνει μεμονωμένα των πλοίων με παρόμοια του ίδιου μεγέθους που θα μπορούσαν να αναλάβουν το ίδιο μεταφορικό έργο (δηλαδή το ίδιο φορτίο).ο τρόπος υπολογισμού του EEDI δεν θα έπρεπε να εφαρμόζεται σε όλα τα πλοία. Πράγματι, αναγνωρίζεται ρητά ότι δεν είναι κατάλληλο για όλους τους τύπους 37

38 πλοίων (κυρίως εκείνων που δεν έχουν σχεδιαστεί για τη μεταφορά φορτίων) ή για όλους τους τύπους των συστημάτων πρόωσης (π.χ., τα πλοία με ντίζελ-ηλεκτρικές, τουρμπίνα ή υβριδικά συστήματα πρόωσης θα χρειαστεί επιπλέον συντελεστές διόρθωσης). Πράγματι, η πρώτη προσέγγιση του EEDI έχει σκόπιμα αναπτύχθηκε για το μεγαλύτερο τμήμα του παγκόσμιου εμπορικού στόλου, αγκαλιάζοντας έτσι 72% των εκπομπών από τα νέα πλοία και καλύπτουν τους ακόλουθους τύπους πλοίων: δεξαμενόπλοια πετρελαίου και φυσικού αερίου, πλοία χύδην φορτίου, πλοία γενικού φορτίου, ψυγεία φορτίου και πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Γράφημα 5: Προβλέψεις μείωσης των εκπομπών CO 2 ως αποτέλεσμα της εφαρμογής του EEDI και SEEMP. Ο EEDI σκοπεύει ειδικότερα στις παρακάτω ενέργειες: Να απαιτήσει ένα ελάχιστο επίπεδο ενεργειακής αποδοτικότητας από τα πλοία, εξαρτώμενο από τον τύπο και το μέγεθος αυτών. Να αυξήσει την ενεργειακή αποδοτικότητα των πλοίων σταδιακά για τις επόμενες δεκαετίες. Να παρακινήσει για συνεχόμενη τεχνολογική ανάπτυξη σε όλους τους παράγοντες, που επηρεάζουν την αποδοτικότητα καυσίμου ενός πλοίου. Να διαχωρίσει τα τεχνικά και τα σχεδιαστικά μέτρα από τα επιχειρησιακά και εμπορικά μέτρα. Να κάνει δυνατή μια σύγκριση της ενεργειακής αποδοτικότητας μεταξύ μεμονωμένων πλοίων του ιδίου μεγέθους, τα οποία μπορούν να μεταφέρουν το ίδιο φορτίο. 38

39 Ο EEDI είναι ένας μη καθοδηγητικός μηχανισμός, βασισμένος στην επίδοση, ο οποίος αφήνει την επιλογή των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν στο σχεδιαστή ή στο ναυπηγείο. Καθώς το απαιτούμενο επίπεδο ενεργειακής αποδοτικότητας επιτυγχάνεται, οι σχεδιαστές και οι κατασκευαστές είναι ελεύθεροι να χρησιμοποιήσουν τις πιο αποδοτικές από άποψη κόστους μεθόδους, προκειμένου το πλοίο να συμμορφώνεται µε τους κανονισμούς Παρακάτω φαίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή του EEDI. Εικόνα 4: Ιστορική αναδρομή του EEDI μέσα από τις MEPC. Πηγή:IMO, Σχέδιο Διαχείρισης Ενεργειακής Αποδοτικότητας Πλοίου SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan) Το SEEMP πρέπει να αναπτυχθεί για κάθε πλοίο, και η καταληκτική ημερομηνία για την ύπαρξή του πάνω στο πλοίο είναι η πρώτη ενδιάμεση επιθεώρηση ή η επιθεώρηση ανανέωσης του Διεθνούς Πιστοποιητικού Πρόληψης Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης (International Air Pollution Prevention IAPP certificate) μετά την 1η Ιανουαρίου 2013, όποια απ τις παραπάνω επιθεωρήσεις είναι πρώτη. Το SEEMP είναι ένα σχέδιο διαχείρισης της ενέργειας με τα χαρακτηριστικά των συστημάτων διαχείρισης που βασίζονται στη συνεχή βελτίωση που πραγματοποιείται μέσα από ένα πλαίσιο: Σχεδιάζω - Εκτελώ - Ελέγχω - Ενεργώ (Plan-Do-Check-Act, κύκλος του Deming). Τα κύρια στοιχεία ενός SEEMP περιλαμβάνουν τα μέτρα ενεργειακής απόδοσης και τον καθορισμό του προγραμματισμού, της εφαρμογής, της παρακολούθησης και της αξιολόγησής τους. 39

40 Ο σχεδιασμός του SEEMP περιλαμβάνει την ενεργειακή ανασκόπηση (π.χ. ενεργειακή επιθεώρηση) για να βελτιωθούν οι τρέχουσες πρακτικές και η χρήση της ενέργειας σε κάθε πλοίο. Συντελεί στην ανάπτυξη ενός αποτελεσματικού σχεδίου διαχείρισης και στον προσδιορισμό διαφόρων πτυχών σχετικά με: Μέτρα συγκεκριμένα για το πλοίο, όπως είναι: βελτιστοποίηση ταχύτητας, καθορισμός διαδρομής ανάλογα με τον καιρό, συντήρηση κύτους, λειτουργία μηχανημάτων κ.λ.π. Μέτρα συγκεκριμένα για την εταιρεία, όπως είναι: βελτιωμένη επικοινωνία και αλληλεπίδραση με άλλα ενδιαφερόμενα μέρη (ναυλωτές κλπ.). Ανάπτυξη του ανθρώπινου δυναμικού (π.χ. κατάρτιση του προσωπικού). Θέσπιση στόχων: Είναι εθελοντική, αλλά χρησιμεύει και ως μέσο για έναν πλοιοκτήτη προκειμένου να παρέχει το κίνητρο για την ενεργειακή εξοικονόμηση τόσο σε επίπεδο πλοίου όσο και σε επίπεδο εταιρείας. Η δομή και το πλαίσιο του SEEMP είναι η ακόλουθη: A. Σχεδιασμός: Ο σχεδιασμός αποτελεί το πιο σημαντικό στάδιο του SEEMP, στο οποίο αποτυπώνεται η υπάρχουσα ενεργειακή κατάσταση του πλοίου και η αναμενόμενη βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητάς του. Σε αυτό το στάδιο, με γνώμονα πάντα την ιδιαιτερότητα του κάθε πλοίου, αποφασίζεται η δεσμίδα των μέτρων που θα εφαρμοστούν, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει βελτίωση στα τεχνικά χαρακτηριστικά του πλοίου, στη λειτουργία της επιχείρησης ή ακόμα και στην ανάπτυξη του ανθρώπινου δυναμικού της. Τέλος καταρτίζονται οι στόχοι, οι οποίοι θα κατευθύνουν το σύνολο των εργαζομένων μια ναυτιλιακής επιχείρησης (ΙΜΟ, 2012). B. Εφαρμογή: Αφού μια ναυτιλιακή εταιρεία αποφασίσει για το ποια θα είναι τα μέτρα που θα εφαρμοστούν στο πλοίο, είναι απαραίτητη η δημιουργία ενός κεντρικού σχεδιασμού για την εφαρμογή αυτών μέσω της ανάπτυξης διαδικασιών για την ενεργειακή διαχείριση και την ανάθεση καθηκόντων σε εξειδικευμένο προσωπικό. Το SEEMP θα πρέπει να περιγράφει πως θα εφαρμοστεί το κάθε προτεινόμενο μέτρο αλλά και να αναγράφει τις ημερομηνίες έναρξης και λήξης αυτού. Επιπλέον, η τήρηση αρχείου μετρήσεων για κάθε μέτρο μπορεί να σταθεί ευεργετική για την αυτό- αξιολόγηση σε μετέπειτα επίπεδο (ΙΜΟ, 2012). C. Παρακολούθηση: Η ενεργειακή απόδοση κάθε πλοίου θα πρέπει να ελέγχεται ποσοτικά. Ο EEOI είναι ένα από τα διεθνώς καθιερωμένα εργαλεία, τα οποία μετρούν ποσοτικά την ενεργειακή απόδοση ενός πλοίου αλλά και ενός στόλου σε λειτουργία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτό το σκοπό αν και ο IMO κάνει αποδεκτή τη 40

41 χρήση και άλλων ποσοτικών εργαλείων μέτρησης. Ωστόσο, τονίζεται ότι η συνεχής και απρόσκοπτη συλλογή δεδομένων αποτελεί την θεμέλια βάση της ενεργειακής παρακολούθησης. Τέλος, θα πρέπει να ειπωθεί ότι για την αποφυγή ανεπιθύμητων διοικητικών προβλημάτων στο προσωπικό του πλοίου, το σύστημα παρακολούθησης προτείνεται να εφαρμοστεί από το προσωπικό στην ξηρά, αξιοποιώντας στοιχεία από υπάρχοντα αρχεία, όπως αυτά των καυσίμων, τις καταγραφές των μηχανικών κ.α. (ΙΜΟ, 2012). D. Αυτό-αξιολόγηση και βελτίωση: Αποτελεί την τελευταία φάση του διαχειριστικού κύκλου. Σε αυτό το στάδιο θα πρέπει να εξάγεται η κατάλληλη ανάδραση για την χρησιμοποίησή της στο επερχόμενο πρώτο στάδιο του σχεδιασμού. Ο σκοπός αυτού του σταδίου είναι να αξιολογήσει την αποδοτικότητα των εφαρμοσμένων μέτρων, να εμβαθύνει στην κατανόηση της λειτουργίας του πλοίου, να αντιληφθεί τις υπάρχουσες τάσεις στην ενεργειακή απόδοση και να αναπτύξει το SEEMP του επόμενου κύκλου (ΙΜΟ, 2012). Η εφαρμογή του SEEMP απαιτεί την ανάπτυξη ενός συστήματος που να καθορίζει πώς θα εφαρμοστεί κάθε μέτρο ενεργειακής βελτίωσης.η ανάπτυξη του συστήματος μπορεί να εξεταστεί κατά το στάδιο σχεδιασμού και πρέπει να καθορίσει τις εργασίες που απαιτούνται για να υλοποιηθεί κάθε μέτρο, καθώς και τους αρμόδιους για κάθε εργασία. Η ίδια η εφαρμογή πρέπει να είναι σύμφωνη με το σύστημα και να περιλαμβάνει ένα σύστημα τήρησης αρχείων. 2.5 Λειτουργικός Δείκτης Ενεργειακής Απόδοσης- EEOI (Energy Efficiency Operation Index) Ο μοναδικός τρόπος αξιολόγησης των μέτρων ενεργειακής βελτίωσης είναι η ποσοτική παρακολούθηση. Η παρακολούθηση πρέπει να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας καθιερωμένες μεθόδους, κατά προτίμηση βάσει διεθνών προτύπων. Οι οδηγίες για το SEEMP συστήνουν ως εργαλείο παρακολούθησης το λειτουργικό δείκτη ενεργειακής απόδοσης EEOI (Energy Efficiency Operational Indicator). Επιπλέον του EEOI, εάν εξυπηρετεί ή/και είναι χρήσιμο για ένα πλοίο ή μια εταιρεία, και άλλοι δείκτες ενεργειακής απόδοσης (EnPIs) μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Η βασική έκφραση για τον EEOI ορίζεται ως: Εξίσωση 3: Σχέση υπολογισμού EEOI. Πηγή:DNV, 41

42 Όπου, FCj: η συνολική κατανάλωση καυσίμου για κάθε καύσιμο CFj: ο συντελεστής μετατροπής για κάθε καύσιμο Mcargo: το βάρος του μεταφερόμενου φορτίου εμπορευματοκιβωτίων (αριθμός TEU), ή επιβατών ανάλογα με τον τύπο του πλοίου. D: η διανυόμενη απόσταση μεταφοράς του φορτίου σε ναυτικά μίλια. Σε περίπτωση πολλαπλών ταξιδιών, λαμβάνεται ο μέσος όρος του EEOI: Εξίσωση 4: Σχέση υπολογισμού μέσου EEOI. Πηγή:DNV, Το EEOI μεταβάλλεται σημαντικά από ταξίδι σε ταξίδι, και για την εξομάλυνσή του έχει προταθεί ένας κυλιόμενος μέσος όρος (π.χ. ετήσιος ή τριετής). Περιλαμβάνει τεχνικά, λειτουργικά και εμπορικά στοιχεία και είναι ένας γενικός δείκτης της απόδοσης των μεταφορών, καθώς και ένας δείκτης του «αποτυπώματος άνθρακα». Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υψηλού επιπέδου διαχειριστικό εργαλείο για συγκρίσεις μεταξύ πλοίων ή μεταξύ εταιρειών, και η χρησιμοποίησή του παραμένει προαιρετική. Η αυτοαξιολόγηση είναι το τελικό στάδιο στον κύκλο, και είναι ο τρόπος με τον οποίο κάθε μέτρο μπορεί να αξιολογηθεί και τα αποτελέσματα να επανατροφοδοτήσουν το στάδιο σχεδιασμού του επόμενου κύκλου βελτίωσης. Η αυτοαξιολόγηση και η βελτίωση όχι μόνο προσδιορίζουν πόσο αποτελεσματικό είναι κάθε μέτρο ενεργειακής βελτίωσης, αλλά επίσης καθορίζουν εάν η διεργασία με την οποία εφαρμόζεται και παρακολουθείται το μέτρο είναι κατάλληλη και εάν μπορεί να βελτιωθεί. Το SEEMP μπορεί κάλλιστα να συνδυασθεί ή να εφαρμοσθεί ως μέρος των υφιστάμενων συστημάτων διαχείρισης μιας ναυτιλιακής εταιρείας, όπως του συστήματος διαχείρισης της ασφάλειας ή του περιβάλλοντος. Αρκετές ναυτιλιακές εταιρείες προχωρούν σήμερα στην εφαρμογή ενός εταιρικού συστήματος διαχείρισης της ενέργειας, βασισμένου στο νέο διεθνές πρότυπο για την ενεργειακή διαχείριση το ISO50001.Έτσι συμπεραίνει κανείς ότι η διαχείριση της ενέργειας αποτελεί πλέον ένα από τα βασικά στοιχεία διαφοροποίησης και στρατηγικού πλεονεκτήματος για τις ναυτιλιακές εταιρείες. Η αγορά, σε όλες τις εκφάνσεις της, από τη σχεδίαση, την κατασκευή, τη λειτουργία έως και το τέλος της ζωής των πλοίων, διέπεται από νέες νομοθεσίες και κανονισμούς. Η εκμετάλλευση των πλοίων θα πρέπει να είναι όχι μόνο οικονομικά βιώσιμη αλλά και περιβαλλοντικά αειφόρος, προσεγγίζοντας τη διαχείριση της ενέργειας μέσα από το τρίπτυχο «άνθρωπος - περιβάλλον - οικονομικό όφελος» 42

43 3 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΣΤΙΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ-ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΠΛΟΙΩΝ» 3.1 Συνεισφορά ναυτιλίας στις παγκόσμιες εκπομπές CO 2 Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της ναυτιλίας προέρχονται από τις εκπομπές αερίων στου θερμοκηπίου και τις διαρροές πετρελαίου. Η διεθνής ναυτιλία αποτελεί μέχρι και σήμερα το πιο φιλικό προς το περιβάλλον, αλλά και το πιο αποδοτικό μέσω μεταφοράς. Παρόλα αυτά, δεδομένου ότι οι θαλάσσιες μεταφορές προβλέπεται ότι θα αυξηθούν σημαντικά σε συνδυασμό με το παγκόσμιο εμπόριο, μέσα στα επόμενα χρόνια, υπολογίζεται από τον ΙΜΟ ότι μέχρι το 2020 οι εκπομπές αερίων θα αυξηθούν έως και 72%, εάν δεν ληφθούν γρήγορα τα απαραίτητα μέτρα. Η βελτίωση της Ενεργειακής Αποδοτικότητας στον τομέα της ναυτιλίας έχει αποδειχθεί ένα εξαιρετικά σημαντικό ζήτημα για την παγκόσμια ναυτιλιακή βιομηχανία, κυρίως για δύο λόγους, οι οποίοι έχουν να κάνουν με τη μεγιστοποίηση του κέρδους σε συνδυασμό με την προστασία περιβάλλοντος. Ως γνωστό στα πλοία η πλειοψηφία των συστημάτων πρόωσης που χρησιμοποιούνται είναι μηχανές εσωτερικής καύσης που καταναλώνουν βαρύ πετρέλαιο ή ντίζελ. Η απόδειξη της αναγκαίας ελαχιστοποίησης στο λειτουργικό κόστος, που είναι υψίστης σημασίας προκειμένου να είναι ανταγωνιστική η λειτουργία του πλοίου, είναι να αναλογιστεί κανείς ότι με βάση το πετρέλαιο ως πηγή ενέργειας, με τις πρόσφατες υψηλές τιμές του, μπορεί να οδηγήσει το κόστος του καυσίμου να φθάσει το 50% του λειτουργικού κόστους,με τις πληρωμές των ναυτικών να έρχονται στην αμέσως επόμενη σειρά με μόλις το 21% του συνόλου. Εικόνα 5: Typical cost for tank and bulk, πηγή: παρουσίαση από τον Professor Yonghwan Kim, πανεπιστήμιο Southampton 43

44 Επομένως οι ισχυρές ανησυχίες για τις επιπτώσεις στο περιβάλλον από τη λειτουργία των μηχανών στα πλοία και οι νέοι κανονισμοί μαζί με τις αυξανόμενες απαιτήσεις κατά τη μεταφορά των εμπορευμάτων, έχουν αλλάξει το τοπίο του ανταγωνισμού. Ως εκ τούτου, το μεταβαλλόμενο ανταγωνιστικό περιβάλλον έχει αναζωπυρώσει το ενδιαφέρον για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και της αειφόρου ανάπτυξης στον τομέα της ναυτιλίας. Στους μελλοντικούς στόχους όσων εμπλέκονται στη ναυτιλιακή βιομηχανία είναι να μειωθούν οι εκπομπές ρύπων CO 2 από τα πλοία, προκειμένου να πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις που προέρχονται από το Διεθνή Ναυτιλιακό Οργανισμό (ΙΜΟ) και αφορούν τη μείωση των αέριων ρύπων και η σχεδίαση των νέων πλοίων να γίνεται σύμφωνα με τους δύο δείκτες εκπομπών CO 2 το «Δείκτη Σχεδιασμού Ενεργειακής Απόδοσης» ( Energy efficiency Design Index EEDI) και τον «Ενεργειακό Δείκτη Επιχειρησιακής Απόδοσης» ( Energy Efficiency Operational Indicator ΕΕΟΙ). Ο EEDI χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση του σχεδιασμού της προωστήριας εγκατάστασης και του σκάφους, ενώ ο ΕΕΟΙ χρησιμοποιείται για να καθοδηγήσει τον χειρισμό στην ανάπτυξη των βέλτιστων πρακτικών επί του πλοίου. Ο στόχος είναι τα μελλοντικά πλοία να σχεδιάζονται με δείκτη που σταδιακά θα μειωθεί κατά την περίοδο ώστε να φτάσει στο μέγιστο επίπεδο του 70% συγκριτικά με το 100% του μέσου δείκτη σχεδιασμού που ισχύει σήμερα. Δεδομένου ότι η μείωση των εκπομπών CO 2 είναι περίπου ισοδύναμη με τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμων, ο στόχος για τους κατασκευαστές στα νεότευκτα πλοία θα αντιστοιχεί περίπου σε 30% μείωση στην κατανάλωση καυσίμων ανά ταξίδι κατά μέσο όρο υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες περιορισμού των εκπομπών, όπως για παράδειγμα τεχνικές λύσεις για τον περιορισμό της κατανάλωσης καυσίμων, των αέριων ρύπων και των αερίων του θερμοκηπίου, που μπορεί να αφορούν τη βελτίωση του σχεδιασμού, της πρόωσης και των μηχανολογικών χαρακτηριστικών των πλοίων, με βελτιστοποίηση πλεύσης τους. Η γενικότερη τάση προς αυτή την κατεύθυνση, αποτελεί ένα ανυπόστατο κομμάτι στις προσπάθειες που γίνονται για τη μείωση των εκπομπών του θερμοκηπίου (GHG, Greenhoyse Gas) από τη ναυτιλία με στόχο έως το 2020 τη δέσμευση για μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά τουλάχιστον 20% σε σύγκριση με τα επίπεδα του Επίσης μείωση 30%, εφόσον το επιτρέπουν οι συνθήκες, μέχρι το 2030 και έως το 2050 μια μείωση της τάξεως του 50% θα ήταν ένας επιθυμητός στόχος. 44

45 Εικόνα 6: Συμφωνία του IMO για μείωση CO 2 από τα πλοία, Πηγή: International Chamber of Shipping (ICS) Όσον αφορά το λειτουργικό σχεδιασμό, που θα ανταποκρίνεται στους αυστηρούς κανονισμούς για χαμηλότερες εκπομπές ρύπων, έχει πραγματοποιηθεί ευρεία έρευνα ώστε να αναπτυχθούν τεχνολογίες για τις προωστήριες εγκαταστάσεις ντίζελ που μειώνουν τις εκπομπές ρύπων, ενώ σε άλλες εγκαταστάσεις πρόωσης χρησιμοποιούνται εναλλακτικές μορφές καυσίμων.. Επομένως, η επιλογή της πιο κατάλληλης πηγής ενέργειας, η επιλογή της προωστήριας εγκατάστασης και ο αποδοτικός σχεδιασμός είναι ζωτικής σημασίας. Επίσης οι εναλλακτικές πηγές για την παραγωγή ενέργειας όπως LNG, fuel cells και nuclear εξετάζονται από πολλές εταιρείες, ώστε αν η διάθεση αυτής της ενέργειας συνδυαστεί με άλλους σκοπούς εκτός από την πρόωση (π.χ. ξενοδοχειακές υπηρεσίες στα κρουαζιερόπλοια), μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στη μείωση του κόστους των καυσίμων και είναι παράγοντες που θα πρέπει να συνυπολογιστούν στο σχεδιασμό για τη βέλτιστη λειτουργική απόδοση. Έχει διατυπωθεί ότι τα οφέλη από τη χρήση ενός κοινού συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για την πρόωση και τις βοηθητικές υπηρεσίες του πλοίου σε μια βελτιστοποιημένη εγκατάσταση επιφέρουν εξοικονόμηση στο λειτουργικό κόστος έως και 25%. Έτσι τα οφέλη και οι περιορισμοί για κάθε τύπο εγκατάστασης θα πρέπει να αξιολογηθούν ανάλογα, ώστε να εξασφαλιστεί ότι τα μελλοντικά πλοία (στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον) θα είναι πιο ασφαλή, πιο αποδοτικά ενεργειακά και πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Γι αυτό παρακάτω παρουσιάζονται μερικές από τις σχεδιαστικές τάσεις ανάπτυξης και τις τάσεις ανάπτυξης σε τεχνολογίες πρόωσης όπως: 45

46 Αποδοτικές μορφές γάστρας.( Air Cavity Ships) Βελτιώσεις στην απόδοση της προπέλας και των συστημάτων πρόωσης.(fpp Fixed Pitch Propellers, Contra Rotating Propellers CRPs,Azimuth προπέλες και συστήματα πρόωσης, Πρόωση Azipod) Εναλλακτικές μορφές καυσίμων ως πηγή ενέργειας σε μηχανές πρόωσης.( LNG) Scrubber System Υβριδικά συστήματα πρόωσης.( Hybrid LNG systems) Ηλιακή ενέργεια (Solar Power) Skysail Εγκαταστάσεις πλοίων με πυρηνική ενέργεια Βαφή χωρίς βιοκτόνο (Biocide-free paint) Πίνακας 2: Πιθανότητες μείωσης CO 2 από γνωστές τεχνολογίες και πρακτικές (πηγή: Second GHG study 2009, IMO) 46

47 3.2 Πλοία με κοιλότητες αέρα ΑCS (Air Cavity Ships) Αρχικά η ιδέα για την έρευνα στη μείωση της οπισθέλκουσας δύναμης από τις τριβές προτάθηκε με μικρή επιτυχία από τους Laval και Froude τον 19ο αιώνα, ενώ σημαντικά συνέβαλαν με έρευνες και εφαρμογές στη δεκαετία του 1960 από το Ερευνητικό Ινστιτούτο στην Αγία Πετρούπολη ο Butuzov και αργότερα ο Ι. Matveev. Οι πιο πρόσφατες έρευνες πραγματοποιήθηκαν στην Ευρώπη, τις ΗΠΑ, την Ιαπωνία, την Κορέα και την Αυστραλία. Να προστεθεί ότι οι ειδικοί της σουηδικής εταιρείας Stena Rederi AB, του Ινστιτούτου SSPA και του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας Chalmers, επινόησαν ένα οικολογικό τάνκερ που στο κάτω μέρος του φέρει ένα προηγμένο σύστημα «λίπανσης» με αέρα το οποίο του επιτρέπει να «γλιστρά» απαλά επάνω του. Το δεξαμενόπλοιο μεταφοράς υγροποιημένου φυσικού αερίου Stena E-max air, όπως ονομάζεται, χάρη στο θαυματουργό «μαξιλαράκι» αέρος, υπολογίζεται ότι καταναλώνει κατά 32% λιγότερα καύσιμα συγκριτικά με συμβατικά τάνκερ του μεγέθους του περιορίζοντας έτσι σημαντικά το ενεργειακό αποτύπωμά του. Κάτι τέτοιο, όπως εξηγούν οι ειδικοί, συμβαίνει ακριβώς επειδή το σύστημα αέρινου «μαξιλαριού» περιορίζει σημαντικά την τριβή του τάνκερ με το νερό, όπως επίσης και την αντίσταση που συναντά εν πλω. Στην ίδια λογική και άλλες εταιρείες έχουν παρουσιάσει παρόμοια σχέδια που επιτρέπουν σε πλοία να «πετούν» με κατεύθυνση ένα υγιές περιβάλλον. Αυτό το πλοίο που επινόησαν, χαρακτηριστικά ονομάζεται ACS, δηλαδή Air cavity ships. Εικόνα 7: Πλοίο με τεχνολογία ACS της Stena Bulk (πηγή: 47

48 Στα Air cavity ships ή ΑCS χρησιμοποιείται ο αέρας για να μειώσει την αντίσταση καθώς το πλοίο σύρεται μέσα στο νερό και τις αντιστάσεις τριβής της γάστρας. Η μέθοδος περιλαμβάνει την έγχυση αέρα σε μια ειδικά σχεδιασμένη κοιλότητα στο κάτω μέρος του πλοίου, με την οποία μειώνεται αποτελεσματικά η βρεχόμενη επιφάνεια της γάστρας και η αντίσταση από τις τριβές της επιφάνειας του κύτους. Τα Air cavity ships, αποτελούν προηγμένες κατασκευές σκαφών που χρησιμοποιώντας τον αέρα που εγχέεται κάτω από τον πυθμένα, μειώνεται σημαντικά η βρεχόμενη επιφάνεια της γάστρας. Έτσι επιτυγχάνεται η βελτίωση των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών του σκάφους μειώνοντας κατά συνέπεια την υδροδυναμική του αντίσταση, ώστε σε αρκετά υψηλή ταχύτητα και με κατάλληλες γραμμές στη γάστρα, ένα πλοίο μπορεί να γλιστράει «πάνω» από την επιφάνεια του νερού. Έχει υπολογιστεί ότι η συνολικές απαιτήσεις ισχύος για να υποστηριχθούν οι μηχανισμοί που παρέχουν τον αέρα στην κοιλότητα αέρα είναι συνήθως λιγότερες από το 3% της συνολικής ισχύος του πλοίου. Το όνομα του τύπου των πλοίων που σχεδιάζονται με αυτό τον τρόπο είναι τα ACS και το φαινόμενο της δημιουργίας ενός στρώματος αέρα στη βυθισμένη επιφάνεια ονομάζεται τεχνητή σπηλαίωση ή λίπανση με αέρα. Αρχικά, η εφαρμογή στην ιδέα της μείωσης της υδροδυναμικής αντίστασης του σκάφους καθώς κινείται μέσα στο νερό αφορούσε τα ταχύπλοα σκάφη, όμως στη συνέχεια επεκτάθηκε σε αργά σχετικά πλοία όπως φορτηγά και δεξαμενόπλοια, με διαφορετική διάταξη των κοιλοτήτων του αέρα. Το μεγαλύτερο μέγεθος, όπως και το βάρος των πλοίων αυτών, απαιτεί αρκετές κοιλότητες αέρα (μέχρι 7-8) ενσωματωμένες στο κάτω μέρος, ενώ τα αποτελέσματα είναι ιδανικά όταν το πλοίο ταξιδεύει σε ήρεμη θάλασσα. Όταν είναι σε άφορτη κατάσταση, που η μεγαλύτερη υδροδυναμική αντίσταση προέρχεται από τα κύματα, το ACS δεν είναι τόσο αποτελεσματικό. Άλλη εταιρεία που πραγματοποίησε έρευνες και εφαρμογές σχετικά με την τεχνολογία ACS είναι η Danish-Dutch DK Group. Από τους υπολογισμούς της, το συμπέρασμα είναι ότι η τεχνολογία ACS μειώνει την τριβή ενός πλοίου περίπου 10%, η οποία δίνει εξοικονόμηση καυσίμων 10-15% για πλοία μεταφοράς χύδην φορτίου και δεξαμενόπλοια, ενώ για τα πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων το αντίστοιχο ποσοστό είναι λίγο κάτω από 10%. Εάν η τεχνολογία ACS συνδυαστεί με πιο αποδοτικές προπέλες και συστήματα πλοήγησης, καθώς και με χρησιμοποίηση των θερμικών αποβλήτων (re-use of waste heat), η εξοικονόμηση του καυσίμου και συνεπώς η μείωση των εκπομπών CO2 μπορεί να φτάσει το 30%. 48

49 Εικόνα 8: Πλοίο με τεχνολογία ACS της Danish-Dutch DK Group, πηγή: Article from Lloyd's List, Επιπλέον οφέλη του ACS είναι η βελτίωση της ασφάλειας από τη μείωση της απόστασης ακινητοποίησης του πλοίου σε περίπτωση εκτάκτου ανάγκης κατά 50%, η βελτίωση στην ευελιξία, η αύξηση του ωφέλιμου φορτίου και η αύξηση της ταχύτητας. Η DK Group έχει δημιουργήσει ένα πιλοτικό πλοίο πλήρους κλίμακας που έχει υποστεί σειρά δοκιμών στα νορβηγικά ύδατα το Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε συνεργασία με το Germanischer Lloyd, FORCE Technology και Lyngsø Marine. Από τα συμπεράσματα που διεξήχθησαν ο Germanischer Lloyd, ενέκρινε την τεχνολογία των πλοίων με κοιλότητα αέρα (ACS) του DK να χρησιμοποιηθεί στην εμπορική ναυτιλία και έχει συνάψει συμφωνία με την DK Group για την ανάπτυξη από κοινού ενός πλοίου μεταφοράς χύδην φορτίου τόνων (dwt). 3.3 Αναδιαμόρφωση της βολβώδης πλώρης του πλοίου- X- BOW Η τροποποίηση της βολβώδης πλώρης ενός πλοίου είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου των πλοίων. Εταιρείες όπως η ομάδα NYK και Maersk Line έχει χρησιμοποίηση με επιτυχία αυτή την τεχνική για να βελτιώσει την κατανάλωση καυσίμου. Η ομάδα NYK έκανε προσαρμογές στην πλώρη για εξοικονόμηση ενέργειας σε ένα πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων με αποτέλεσμα να επαληθευτεί 23% μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2) πάνω από μισό χρόνο, ενώ η ομάδα της Maersk ήταν σε θέση να μειώσει το κόστος των καυσίμων κατά περίπου 8%.Η ομάδα Clipper ήταν επίσης σε θέση να 49

50 πάρει σημαντική εξοικονόμηση καυσίμων με την ίδια μέθοδο. Η DNV πραγματοποίησε επίσης μια ολοκληρωμένη μελέτη για την ανάπτυξη μιας νέας μορφής πλώρης.μετά τη σχεδιαζόμενη «εργασία μύτης» σε μόνιμες δεξαμενές, οι μετρήσεις επί του σκάφους έδειξαν μειωμένη κατανάλωση καυσίμου κατά περίπου τόνους ετησίως. Το 2006, με σκοπό να υπερβεί τις παραδοσιακές κατασκευές, η εταιρεία Ulstein, σε συνεργασία με την Bourbon Offshore Norway, λανσάρει στην αγορά το Bourbon Orca, πλοίο γενικής χρήσης τύπου AHTS (Anchor Handling Tug Supply Vessel), το πρώτο με την καινοτομία του σχεδίου X-BOW: στρογγυλεμένη πλώρη σε σχήμα τόξου, ανεστραμμένη προς τα πίσω. Εικόνα 9: Το σχέδιο X-BOW, πηγή: X-BOWulstein.com/innovations/x-bow H εταιρία Ulstein βασίστηκε για την κατασκευή του στα νορβηγικά πλοία Knarr και Oseberg, τα οποία χρησιμοποίησαν πρώτοι οι Βίκινγκς για τις μετακινήσεις τους το 800 π.χ. Το πρωτοποριακό αυτό σχήμα της γάστρας βασίζεται στην ανακατανομή του όγκου του πλοίου στο σημείο της πλώρης και στη σημαντική μείωση των πλευρικών του καμπυλών. Ως αποτέλεσμα, το πλοίο μπορεί να κόβει τα κύματα στη μέση και έτσι να μειώνονται οι εσωτερικοί θόρυβοι και οι δονήσεις. Επίσης, μειώνονται τα σκαμπανεβάσματα και κατ επέκταση το ψεκαζόμενο νερό που χτυπάει στη γέφυρα του πλοίου, και ενισχύεται η ασφαλής λειτουργία του σε μεγάλους κυματισμούς. Επίσης, το πλοίο αποκτά μεγαλύτερη ταχύτητα διέλευσης σε σχέση με τις καιρικές συνθήκες. Ένα ακόμη πλεονέκτημα είναι η κατανάλωση καυσίμων. Ο σχεδιασμός του X-BOW προσφέρει μειωμένη κατανάλωση καυσίμων σε πρωραίους και πρυμναίους κυματισμούς. Παράλληλα, υπάρχει μείωση στην κατανάλωση καυσίμων σε κατάσταση ερματισμού, λόγω βελτιωμένης κατανομής του όγκου του πλοίου. Τέλος, λόγω του ιδιαίτερου αυτού σχεδιασμού, δημιουργούνται μικρά σκαμπανεβάσματα καθώς και μικρές επιταχύνσεις στους κυματισμούς. Έτσι ενισχύεται η προστασία του φορτίου και μειώνεται ο κίνδυνος απώλειάς του ή καταστροφής του. Η καινοτομία του σχεδιασμού Χ-ΒΟW δικαίωσε πλήρως την εταιρία Ulstein. Από το 2006 μέχρι σήμερα έχουν παραδοθεί έξι πλοία με αυτή την κατασκευή σε εταιρείες όπως η Bourbon Offshore Norway, η Marine Subsea και η Polacrus, ενώ η εταιρεία CBO (Companhia Brasileira de Offshore) έχει υπό κατασκευή τέσσερα πλοία τύπου X-BOW. 50

51 ΣΥΓΚΡΙΣΗ Στο σχήμα μας βλέπουμε δύο μοντέλα μέσα σε πειραματική δεξαμενή. Το ένα είναι κατασκευασμένο με γάστρα τύπου X-BOW, ενώ το άλλο έχει συμβατικού τύπου γάστρα. Στη δεξαμενή δημιουργείται κύμα ύψους 2,8 μ., με περίοδο 10,5 δευτερολέπτων και ταχύτητα 15 κόμβων. Όπως φαίνεται στη φωτογραφία αριστερά, το πλοίο με σχεδιασμό X-BOW, με το κοφτό σχήμα γάστρας, εισέρχεται ομαλά μέσα στο κύμα, χωρίς να δημιουργείται ψεκασμός. Επίσης, καθώς τα κύματα διαχωρίζονται αποτελεσματικά, μειώνεται η μεταφορά ενέργειας, άρα επιτυγχάνεται μείωση των απωλειών ταχύτητας. Στη δεξιά φωτογραφία εικονίζεται ένα πλοίο συμβατικού τύπου. Είναι εμφανές ότι δημιουργείται ψεκασμός και υψηλή κρούση πλώρης, ενώ η ενέργεια των κυμάτων κινείται αντίθετα με το πλοίο, προς το αμβλύ σχήμα της γάστρας. Ως αποτέλεσμα, παρατηρείται μείωση της ταχύτητας του πλοίου. Εικόνα 10: Σύγκριση γάστρα τύπου X-BOW με συμβατικού τύπου γάστρα, πηγή: X- BOWulstein.com/innovations/x-bow ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Συγκριτικές μελέτες που έγιναν μεταξύ πλοίων με σχεδιασμό X-BOW και πλοίων συμβατικού τύπου, έδειξαν ότι υπάρχει διαφορά στην κατανάλωση καυσίμων. Με ταχύτητα μέχρι 18 κόμβους, επιτυγχάνεται μείωση καυσίμων 7-16%, ανάλογα με την ταχύτητα του πλοίου και την κατάσταση της θάλασσας. Γράφημα 6: Σύγκριση στην κατανάλωση καυσίμων, πηγή: X- BOWulstein.com/innovations/x-bow ΑΠΩΛΕΙΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΕ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΥΣ 51

52 Το γράφημα 7 δείχνει την εφικτή ταχύτητα στους κυματισμούς και την απώλεια ταχύτητας σε πλοίο με σχεδιασμό X-BOW και σε πλοίο συμβατικού τύπου. Το πλοίο με σχεδιασμό X-BOW έχει σημαντικό πλεονέκτημα στην ταχύτητα σε διάφορες καταστάσεις της θάλασσας. Οι μπλε καμπύλες δείχνουν την απώλεια ταχύτητας των δύο πλοίων, με αφετηρία την ταχύτητα 0 και ύψος κύματος 0 μ. Σε ίδιες ταχύτητες και ίδια ύψη κύματος, η καμπύλη του πλοίου συμβατικού τύπου βρίσκεται πιο ψηλά από αυτήν του πλοίου με X-BOW. Άρα, η απώλεια ταχύτητας του πλοίου συμβατικού τύπου είναι μεγαλύτερη από αυτήν του πλοίου με X-BOW. Οι κόκκινες καμπύλες δείχνουν τις ταχύτητες των δύο πλοίων. Ξεκινώντας από τη μέγιστη εφικτή ταχύτητα, βλέπουμε ότι όσο αυξάνεται το ύψος κύματος, τόσο μειώνεται η ταχύτητα. Και σε αυτή την περίπτωση, το πλοίο με σχεδιασμό X-BOW μπορεί να πλεύσει με μεγαλύτερη ταχύτητα σε μεγάλους κυματισμούς, από ένα συμβατικού τύπου πλοίο. Γράφημα 7: πηγή: X-BOWulstein.com/innovations/x-bow 3.4 Βελτιώσεις στην απόδοση της προπέλας και των συστημάτων πρόωσης. Στο θαλάσσιο χώρο η επιλογή ενός τύπου πρόωσης εξαρτάται από τον τύπο του σκάφους και τη χρήση για την οποία προορίζεται. Στη συντριπτική πλειοψηφία για την πρόωση χρησιμοποιούνται προπέλες οι οποίες είναι διαφορετικών τύπων, σχημάτων και επιδόσεων. Η έλικα λοιπόν αποτελεί τον τελικό αποδέκτη πρόωσης είτε πρόκειται για μεγάλα πλοία που διανύουν υπερατλαντικά ταξίδια είτε για απλά συμβατικά σκάφη με περιορισμένα υδάτινα δρομολόγια. Αποτελεί μια απλή και ευφυή εφεύρεση αφού προσφέρει αποτελεσματικότατη λύση στην πρόωση. 52

53 Όμως εδώ θα πρέπει να υπογραμμίσουμε ότι το κάθε συγκεκριμένο σύστημα πρόωσης επιλέγεται ανάλογα με τον τύπο του σκάφους και τη χρήση για την οποία προορίζεται. Ενδεικτικά αναφέρονται διάφορα συστήματα πρόωσης, όπως: με μία ή περισσότερες έλικες, σταθερού ή μεταβλητού βήματος, ενώ ο τύπος της έλικας δύναται να είναι επιφανείας ή πλήρους διαβροχής. Όσο δε για τις διατάξεις οι οποίες φέρουν την έλικα ή τις έλικες, μπορεί να είναι είτε άξονες, είτε προπελοφόρες μονάδες εσωλέμβιων ή εξωλέμβιων κινητήρων. Η ζήτηση και η έρευνα για αποδοτικότερα σχέδια έχει οδηγήσει στην δημιουργία πιο σύνθετων τύπων και συστημάτων προπέλας, που εν μέρει αντικαθιστούν τους συμβατικούς τύπους επηρεάζοντας ανάλογα την ταχύτητα του πλοίου αλλά και την κατανάλωση. Μερικοί από τους τύπους αυτούς είναι: Οι προπέλες σταθερού βήματος Αντίθετα περιστρεφόμενες προπέλες (Contra Rotating Propellers CRPs) Azimuth προπέλες και συστήματα πρόωσης Πρόωση Azipod Προπέλες Σταθερού Βήματος-Fixed Pitch Propellers (FPP) Οι έλικες σταθερού βήματος είναι ενιαία χυτά κομμάτια και συνήθως κατασκευάζονται από κράμα χαλκού. Η θέση των πτερυγίων (και συνεπώς το βήμα της έλικας) είναι ίση και σταθερή για όλα, με ένα δεδομένο βήμα που δεν μπορεί να αλλάξει κατά την λειτουργία. Αυτό σημαίνει ότι όταν η έλικα λειτουργεί σε συνθήκες, για παράδειγμα άσχημου καιρού, οι καμπύλες απόδοσης της έλικας, δηλαδή ο συνδυασμός ισχύος και ταχύτητας ( r/min), θα αλλάζουν ακολουθώντας τους φυσικούς νόμους, και η πραγματική καμπύλη της έλικας δεν μπορεί να μεταβληθεί από το πλήρωμα. Τα περισσότερα πλοία που δεν χρειάζονται ειδικά καλές ελιγκτικές ικανότητες είναι εφοδιασμένα με έλικες σταθερού βήματος. Χρησιμοποιούνται σε όλα τα μεγέθη και σχηματισμούς χωρίς να παρουσιάζουν καμία ιδιαίτερη δυσκολία στην κατασκευή και την εγκατάσταση τους. Οι προπέλες σταθερού βήματος μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες τόσο ενός μικρού σκάφους όσο και ενός μεγάλου δεξαμενόπλοιου. Χωρίζονται σε τρείς υποκατηγορίες, που είναι οι εξής: Οι προπέλες τύπου Kappel: σε αυτό τον τύπο της προπέλας η αποδοτικότητα αυξάνεται με την ανάπτυξη των πτερυγίων της. Με την πρόωση από προπέλες τύπου Kappel επιτυγχάνεται βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων σύμφωνα με μελέτες που ολοκληρώθηκαν το Η αύξηση του κόστους παραγωγής σε σχέση με μια συμβατική προπέλα εκτιμάται ότι είναι περίπου 20%, ενώ από τη μαθηματική και τη φυσική μοντελοποίηση προβλέπεται βελτίωση που αναμένεται να προσφέρει όσον αφορά την εξοικονόμηση του καυσίμου είναι έως και 7% σε σύγκριση με μια καλά σχεδιασμένη συμβατική προπέλα. 53

54 Εικόνα 11: Εφαρμογή σε πλοίο και αριθμητικό μοντέλο οριακών στοιχείων της προπέλας Kappel, πηγή: Stone Marine Propulsion (propeller supplier) website Προπέλα Boss Cap Fins (PBCF): πρόκειται για μικρά πτερύγια που εφαρμόζονται στο υφιστάμενο καπάκι της προπέλας και είναι κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό με το αυτό ή δημιουργείται εκ νέου καπάκι με πτερύγια. Μπορεί να εγκατασταθεί εύκολα, με τον ίδιο τρόπο που εγκαθίσταται το καπάκι της προπέλας και εφαρμόζονται από τα τέλη της δεκαετίας του Οι προπέλες PCBF αναπτύχθηκαν από κοινού από τις εταιρείες Mitsui OSK.Lines, West Japan Fluid Engineering Laboratory Co.Ltd και Mikado Propeller Co.Ltd, ενώ έχουν τοποθετηθεί και σε πλοία της Mitsui OSK Lines. Από πραγματικές μετρήσεις σε περισσότερα από 60 πλοία, έχει υπολογιστεί ότι το όφελος φτάνει το 4-5% στην εξοικονόμηση καυσίμων και η αύξηση στην ταχύτητα είναι της τάξης του 2%. Με την εφαρμογή των πτερυγίων επιτυγχάνεται η μείωση της ενέργειας που χάνεται στη δίνη της πλήμνης, η οποία δημιουργείται γύρω από την προπέλα με τη ροή του νερού. Στα οφέλη πρέπει να συμπεριληφθούν ακόμα η μείωση των δονήσεων στην πρύμνη και η μείωση του θορύβου της προπέλας. Εικόνα 12: Συγκριτικές εικόνες από τη δίνη στην πλήμνη πριν και μετά την εγκατάσταση του PBCF,πηγή: Mitsui OSK Lines website Οι προπέλες Ducted: πρόκειται για ένα σύστημα προπέλας που αποτελείται από δύο στοιχεία, ένα δακτυλιοειδή αγωγό που έχει αεροτομική διατομή και την προπέλα που τοποθετείται στο εσωτερικό του αγωγού. Η παρουσία του 54

55 αγωγού σκοπό έχει να μειώνει τις δυνάμεις πίεσης που ασκούνται στο κύτος, ενώ ταυτόχρονα προστατεύει την προπέλα από ζημιές. Η απόδοση της προπέλας αυξάνεται ανάλογα με τη φορτίο της και η βελτίωση κυμαίνεται μεταξύ 1% και 5% σε σύγκριση με μια ανοικτού τύπου προπέλα. Εικόνα 13: Προπέλλες Ducted, πηγή: Mitsui OSK Lines website Αντίθετα περιστρεφόμενες προπέλες (Contra Rotating Propellers CRPs) Μεγάλη επιτυχία γνώρισε η εφαρμογή δύο ελίκων αντιθέτου περιστροφής στην ίδια προπελοφόρο μονάδα, με πρώτη εφαρμογή το έτος 1980 στους κινητήρες Volvo Penta, οι οποίες, ενώ αρχικά αντιμετώπισαν οξεία κριτική, εφαρμόστηκαν στη συνέχεια από την Mercruiser. Με την εφαρμογή ελίκων αντιθέτου περιστροφής οι επιδόσεις βελτιώνονται, προσφέροντας καλύτερη συμπεριφορά κυρίως στην εκκίνηση και το πλανάρισμα. Η συνηθέστερη διάταξη των ελίκων αντίθετης περιστροφής αφορά την τοποθέτησή τους στο πίσω τμήμα της προπελοφόρου μονάδας. Τα τελευταία χρόνια όμως εφαρμόζεται η τοποθέτησή τους στο εμπρόσθιο τμήμα της προπελοφόρου μονάδας, με πολύ καλά μάλιστα αποτελέσματα ώσης. Πρόκειται για ένα σύστημα πρόωσης που αποτελείται από δύο προπέλες τοποθετημένες η μία απέναντι στην άλλη, ικανό να βελτιώσει την απόδοση του πλοίου και έχει εγκατασταθεί με διάφορες τροποποιήσεις σε πλοία όπως: μεγάλα RO/RΟ Ferries, μεγάλα Container Ships, LNG Carriers και σε Ερευνητικά Σκάφη για την εγκατάσταση Offshore/Deepsea Floating Platforms που απαιτούν δυναμική τοποθέτηση. Η λειτουργία του συστήματος βασίζεται στην ανάκτηση ενός μέρους των απωλειών ενέργειας από την οπίσθια προπέλα στο ρεύμα που δημιουργείται καθώς περιστρέφεται η εμπρόσθια προπέλα, παρέχοντας σημαντική βελτίωση στην αποδοτικότητα και μείωση στην κατανάλωση του καυσίμου. Η περιστροφή της οπίσθιας προπέλας γίνεται στον ίδιο οριζόντιο άξονα με την εμπρόσθια προπέλα χωρίς να είναι άμεσα συνδεμένες. 55

56 Τα κύρια οφέλη μαζί με τις αδυναμίες των Contra Rotating Propellers είναι: Ανάκτηση των απωλειών ενέργειας από την περιστροφή της προπέλας με τη χρήση μιας προπέλας ανάποδης περιστροφής. Βελτίωση στην απόδοση πρόωσης κατά 10% έως 15%. Μείωση της σπηλαίωσης. Μεγάλο όφελος κυρίως σε ταχύτητες επιχειρησιακής πλεύσης (ταξιδίου). Πολύπλοκο σχέδιο και υψηλότερο κόστος κατασκευής. Εικόνα 14: Αντίθετα περιστρεφόμενες προπέλες, πηγή: Advanced Machinery Solutions for RoPax Vessels Azimuth προπέλες και συστήματα πρόωσης Στο σύστημα πρόωσης Azimuth η προπέλα τοποθετείται σε ένα λοβό με περίβλημα ή απλώς μόνο στο λοβό, ο οποίος μπορεί και περιστρέφεται σε πλήρη κύκλο παρέχοντας τη δυνατότητα η ώθηση να δίνεται σε οποιαδήποτε κατεύθυνση. Με αυτό τον τρόπο στήριξης της προπέλας δίνεται η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί ένας μεγάλος λοβός ο οποίος ουσιαστικά είναι και ο κινητήρας που περιστρέφει την προπέλα. Το μέγεθος που έχουν οι τυπικές μονάδες ισχύος είναι 5-8Μw, αλλά σε μεγάλα πλοία και κρουαζιερόπλοια έχουν τοποθετηθεί μονάδες που φτάνουν 20Μw. Σε ένα λοβό είναι δυνατόν να εγκαθίστανται δύο προπέλες, μία εμπρός και μία μετά από το λοβό όπως στην εικόνα. Με την ανάπτυξη των συστημάτων αυτού του τύπου επιτρέπεται η ανάπτυξη των πτερυγίων της προπέλας να γίνεται σε ευρύτερη περιοχή και αυτό σχετίζεται με την 56

57 αύξηση της απόδοσης,. Υποστηρίζεται ότι τα πλοία με σύστημα Azimuth είναι περισσότερο οικονομικά κατά την εκτέλεση των ταξιδιών, μια και μπορεί να είναι μικρότερα συγκριτικά με άλλα στη μεταφορά μια δεδομένης ποσότητας φορτίου. Βασικό πλεονέκτημα των συστημάτων πρόωσης Azimuth είναι η ευελιξία που προσφέρεται από την περιστροφή των λοβών στις μανούβρες του πλοίου. Εικόνα 15: Azimuth thrusters, πηγή: Πρόωση Azipod Την τελευταία δεκαετία και παράλληλα με την εισαγωγή της ηλεκτρικής πρόωσης εμφανίστηκε μία εναλλακτική λύση για το προωστήριο σύστημα που έχει πολλαπλά πλεονεκτήματα. Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα Azipod αποτελεί ένα σύστημα πρόωσης Azimuthing podded που παρέχει το συνδυασμό της πρόωσης του πλοίου και του συστήματος διεύθυνσης σε μια ενιαία μονάδα. Αναπτύχθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1980 για να καλυφθούν οι απαιτήσεις πλοίων που ταξίδευαν σε περιοχές με πάγους. Η βελτίωση του Azipod μηχανικά, ηλεκτρικά και υδροδυναμικά, όλα αυτά τα χρόνια έχει οδηγήσει σε ένα βέλτιστο τυποποιημένο προϊόν. Το Azipod αποτελείται από ένα ηλεκτρικό κινητήρα μεταβλητής ταχύτητας και την προπέλα που είναι εγκατεστημένη απευθείας στον άξονα του κινητήρα. Το Azipod τοποθετείται ως μια ενιαία μονάδα με το σύστημα διεύθυνσης και η τροφοδότηση της ισχύος πραγματοποιείται μέσω ολισθαίνοντος δακτυλίου δίνοντάς του ικανότητα περιστροφής 360 ο, ενώ εναλλακτικά μπορεί να τοποθετηθεί ως μια σταθερή συσκευή πρόωσης (Fixipod) χωρίς τη μονάδα διεύθυνσης. Οι ηλεκτροκινητήρες των Azipod ελέγχονται από μετατροπέα συχνότητας, παρέχοντας πλήρη ονομαστική ροπή, με ομαλή και συνεχή ικανότητα μεταβολής της ταχύτητας προς οποιαδήποτε κατεύθυνση σε όλο το φάσμα στροφών. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει σύστημα 57

58 οδοντωτών τροχών ή απώλειες από μηχανική μετάδοση της ισχύος, η αποδοτικότητα του Azipod είναι υψηλότερη από άλλα συστήματα πρόωσης. Eικόνα 16: Τυπική διάταξη διανομής ενέργειας σε σύστημα με δύο Azipod, πηγή: Η ηλεκτρική ενέργεια και η μονάδα διανομής της αποτελείται από περισσότερους του ενός κινητήρες μεσαίας ή υψηλής ταχύτητας, ντίζελ ή φυσικού αερίου. Οι κινητήρες λειτουργούν τις ηλεκτρογεννήτριες που συνδέονται με τον κεντρικό ηλεκτρικό πίνακα. Όλα τα φορτία που συμπεριλαμβάνουν την πρόωση αλλά και τα βοηθητικά συστήματα του πλοίου, τροφοδοτούνται από αυτή τη μονάδα παραγωγής ενέργειας και το συνολικό φορτίο μοιράζεται μεταξύ των ηλεκτρογεννητριών οι οποίες επιλέγονται αυτόματα για να καλύψουν το σύνολο της απαιτούμενης ενέργειας. Η τροφοδότηση του Azipod γίνεται μέσω μετασχηματιστών και μετατροπέων όπως φαίνεται στην τυπική διάταξη της εικόνας. 58

59 3.4.5 Σύστημα πρόωσης Voith Schneider Κατά τα τελευταία χρόνια έχει εισαχθεί στην παραγωγή ένας νέος τύπος προωστήρων, οι Voith Schneider. Από μία κυκλική πλάκα, περιστρεφόμενη γύρω από έναν κατακόρυφο άξονα, μία κυκλική συστοιχία κάθετων πτερυγίων (σχήμα υδροπτέρυγα) προεξέχουν έξω από τον πυθμένα του πλοίου. Κάθε λεπίδα μπορεί η ίδια να περιστρέφεται γύρω από έναν κατακόρυφο άξονα. Η εσωτερική ταχύτητα αλλάζει τη γωνία προσβολής των πτερυγίων σε συγχρονισμό με την περιστροφή της πλάκας, έτσι ώστε κάθε λεπίδα μπορεί να παρέχει ώση προς οποιαδήποτε κατεύθυνση παρέχοντας ικανοποιητικές ταχύτητες πλεύσης αλλά κυρίως πάρα πολύ καλό έλεγχο δυναμικής τοποθέτησης, πράγμα το οποίο βρίσκει χρήση σε πλοία εργασιών. Εικόνα 17: Προωστήρας τύπου Voith Schneider, πηγή: Τα ελικοπηδάλια Voith Schneider Propellers πέρα από την άμεση και με απόλυτη ακρίβεια πρόωση και πηδαλιουχία, μπορούν να παρέχουν διατήρηση σταθερής θέσης του πλοίου (Dymamic Positioning), και αντιδιατοιχισμό (Roll Stabilization) σε εξαιρετικά δυσμενείς και ακραίες καιρικές συνθήκες, ανεξάρτητα από κυματισμό, ρεύματα & άνεμο. Τα ελικοπηδάλια Voith Schneider εγγυώνται ότι με το Voith Dynamic Positioning System το πλοίο θα διατηρηθεί με απόλυτη ακρίβεια στην θέση του, και με το Voith Roll Stabilization System, μεγάλα κύματα μπορούν να αντιμετωπισθούν με επιτυχία έτσι ώστε ο διατοιχισμός του πλοίου να μειωθεί σε αρκετά μεγάλο βαθμό ( 70%) 59

60 3.5 Scrubber System Για να μπορέσουν να ανταποκριθούν στα όρια εκπομπής οξειδίων του θείου (SOX), οι φορείς εκμετάλλευσης των πλοίων σήμερα έχουν δύο βασικές επιλογές: τη χρήση καυσίμων χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο ή τη χρήση ενός Συστήματος Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Scrubber). Η επιλογή εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του κόστους των συμμορφούμενων καυσίμων χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο, τις κεφαλαιακές δαπάνες και τις λειτουργικές δαπάνες από τον SOX Scrubber, αλλά και το χρονικό διάστημα που το πλοίο αναμένεται να περάσει μέσα από μια περιοχή ECA SOX (Lloyd's Register, 2012). Τα Συστήματα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Scrubber) αποτελούν συστήματα ελέγχου / αποτροπής της ρύπανσης της ατμόσφαιρας, τα οποία χρησιμοποιούνται για να αφαιρέσουν μια σημαντική ποσότητα των σωματιδίων ή / και των αερίων που προκαλούν ρύπανση του περιβάλλοντος ή ανθρώπινες ασθένειες. Η αφαίρεση αυτή πραγματοποιείται είτε με φυσικό είτε με χημικό τρόπο. Ο διεθνής όρος που χρησιμοποιείται για τα συστήματα αυτά είναι ο όρος «Scrubber», ο οποίος προέρχεται από την αγγλική λέξη «Scrub» που σημαίνει «Τρίβω». Εικόνα 18: Scrubber System, πηγή: Croil Reynolds, Ο σημαντικότερος σκοπός της χρήσης των Συστημάτων Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Scrubber) είναι η απομάκρυνση του διοξειδίου του θείου (SO 2 ) από τα καυσαέρια. Σε αυτήν την περίπτωση τα συστήματα αυτά συχνά καλούνται και Συσκευές Αποθείωσης Καυσαερίων (flue gas desulfurization FGD). Με τα Συστήματα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Scrubber) υπάρχει δυνατότητα μείωσης των εκπομπών θείου κατά 98%, δηλαδή σε ένα επίπεδο τόσο χαμηλό όπως εάν χρησιμοποιηθεί καύσιμο χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο. Τα συστήματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιήσουν τόσο φρέσκο νερό αναμεμιγμένο με καυστική σόδα (ΝαΟΗ) όσο και θαλασσινό νερό. 60

61 Τα Συστήματα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Scrubber) μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές SOX και αιωρούμενων σωματιδίων με μικρή αύξηση στην κατανάλωση καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, κυρίως για τις αντλίες που χρησιμοποιούνται για την κυκλοφορία του νερού. Στην πράξη, η διαδικασία καθαρισμού μπορεί να περιέχει διάφορα στάδια. Κατά το πρώτο στάδιο, μειώνεται η θερμότητα των καυσαερίων στους C σε ένα εξοικονομητή καυσαερίων. Στο δεύτερο βήμα, το καυσαέριο κατεργάζεται με ένα ειδικό εκτοξευτήρα όπου ψύχεται περαιτέρω με έγχυση νερού και απομακρύνονται η πλειονότητα των σωματιδίων αιθάλης στα καυσαέρια. Κατά το τρίτο στάδιο, το καυσαέριο οδηγείται μέσω ενός αγωγού απορρόφησης, όπου ψεκάζεται με νερό και ως εκ τούτου, καθαρίζεται από το υπόλοιπο διοξείδιο του θείου. Νερό και θείο αντιδρούν για να σχηματίσουν θειικό οξύ, το οποίο εξουδετερώνεται από αλκαλικά συστατικά που βρίσκονται στο θαλασσινό νερό. Στη συνέχεια ειδικά φίλτρα διαχωρίζουν τα σωματίδια από το μίγμα, πριν να οδηγηθεί το καθαρισμένο νερό πίσω στη θάλασσα. Τα στερεά σωματίδια απομακρύνονται από τα αέρια που είναι παγιδευμένα σε μια δεξαμενή καθίζησης ή λάσπης και συλλέγονται για διάθεση στην ξηρά Τύποι Συστημάτων Scrubbers Οι βασικοί τύποι Συστημάτων Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Scrubbers) είναι τα Συστήματα Υγρού Καθαρισμού (Wet Scrubbers), τα οποία διαχωρίζονται σε Συστήματα Ανοιχτού Κύκλου (Open Wet Scrubbers), Συστήματα Κλειστού Κύκλου (Closed Wet Scrubbers) και Υβριδικά Συστήματα (Hybrid Wet Scrubbers), και τα Ξηρά Συστήματα Καθαρισμού (Dry Scrubbers). Στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά οι εν λόγω τύποι Συστημάτων Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου. Συστήματα Υγρού Καθαρισμού (Wet Scrubbers) Τα Συστήματα Υγρού Καθαρισμού (Wet Scrubbers) αποτελούν μια απλή και αποτελεσματική τεχνολογία απομάκρυνσης των οξειδίων του θείου (SOX) η οποία χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εφαρμογές για πολλά χρόνια. Τα Συστήματα Υγρού Καθαρισμού (Wet Scrubbers) σε γενικές γραμμές περιλαμβάνουν τα ακόλουθα στοιχεία (Lloyd's Register, 2012): 1. Μονάδα Scrubber: ένα σκάφος ή μια σειρά από στενά συζευγμένα συστατικά, τα οποία φέρνουν το νερό σε στενή επαφή με το καυσαέριο από μία ή περισσότερες μονάδες καύσης. Η μονάδα είναι τυπικά τοποθετημένη ψηλά στο πλοίο μέσα ή γύρω από τη χοάνη. 2. Μονάδα επεξεργασίας για την προετοιμασία του νερού πλύσης. 3. Εγκατάσταση επεξεργασίας καταλοίπων της ιλύος που διαχωρίζεται από το νερό πλύσης. 4. Σύστημα ελέγχου του καθαρισμού και των εκπομπών. 61

62 Τα Συστήματα Υγρού Καθαρισμού διακρίνονται σε Συστήματα Ανοιχτού Κύκλου (Open Wet Scrubbers), Συστήματα Κλειστού Κύκλου (Closed Wet Scrubbers) και Υβριδικά Συστήματα (Hybrid Wet Scrubbers). Συστήματα Υγρού Καθαρισμού Ανοιχτού Κύκλου (Open Wet Scrubbers) Στην Εικόνα 17 παρουσιάζεται σχηματικά ένα Σύστημα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου Ανοιχτού Κύκλου (Open Wet Scrubbers). Στην Εικόνα παρατηρούμε ότι αντλείται νερό από την θάλασσα το οποίο οδηγείται στον Scrubber, καθαρίζεται και στη συνέχεια απορρίπτεται πάλι στη θάλασσα. Το νερό πλύσης δεν ανακυκλώνεται. Ο ρυθμός ροής του νερού πλύσης σε συστήματα ανοικτού κύκλου είναι συνήθως περίπου 45m 3 / MWh (Lloyd's Register, 2012). Συνήθως αναμένεται ένας ρυθμός αφαίρεσης SOX κοντά στο 98%, δηλαδή μετά τον καθαρισμό οι εκπομπές από ένα καύσιμο με περιεκτικότητα 3,50% σε θείο θα είναι ισοδύναμες αυτών ενός καυσίμου με περιεκτικότητα 0,10% σε θείο (Lloyd's Register, 2012). Εικόνα 19: Σύστημα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου Ανοιχτού Κύκλου (Open Wet Scrubbers), πηγή: Lloyd's Register, 2012, σελ. 15 Πλεονεκτήματα του συστήματος ανοικτού κύκλου: Η διαδικασία δεν απαιτεί επιβλαβή χημικά Το σύστημα αποτελείται από λιγότερα μέρη σε σχέση με τα άλλα συστήματα Μειονεκτήματα του συστήματος ανοικτού κύκλου: Η λειτουργία σε γλυκό νερό, ή σε νερό υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να αναστείλει τον καθαρισμό των οξειδίων του θείου 62

63 Η εκκένωση του λύματος με όξινο ph ενδέχεται να περιορίζεται σε κάποιες περιοχές, με αποτέλεσμα να απαιτείται αλλαγή με καύσιμο μικρής περιεκτικότητας σε θείο, ή ένα εναλλακτικό σύστημα καθαρισμού Συστήματα Υγρού Καθαρισμού Κλειστού Κύκλου (Closed Wet Scrubbers) Όλα τα Συστήματα Υγρού Καθαρισμού Κλειστού Κύκλου που χρησιμοποιούνται στους ναυτικούς κινητήρες χρησιμοποιούν φρέσκο νερό το οποίο περιέχει με Υδροξείδιο του Νατρίου (ΝαΟΗ) ως μέσο καθαρισμού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση των SOX από το ρεύμα των καυσαερίων ως θειικό νάτριο. Όπως φαίνεται και στο διάγραμμα της Εικόνας 18, σε αντίθεση με τα Συστήματα Ανοιχτού Κύκλου, το νερού πλύσης από ένα Σύστημα Κλειστού Κύκλου διέρχεται σε μια δεξαμενή διεργασίας όπου καθαρίζεται προτού επανακυκλοφορήσει (Lloyd's Register, 2012). Ο έλεγχος του ph με τη βοήθεια του υδροξειδίου του νατρίου επιτρέπει το ρυθμό κυκλοφορίας του νερού πλύσης και, επομένως, η κατανάλωση ενέργειας είναι περίπου η μισή σε σύγκριση με τα Συστήματα Ανοικτού Κύκλου, ενώ κυμαίνεται σε περίπου 20 m3 /MWh και μεταξύ 0,5 έως 1% της δύναμης του κινητήρα που καθαρίζεται (Lloyd's Register, 2012). Εικόνα 20: Σύστημα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου Κλειστού Κύκλου (Closed Wet Scrubbers), πηγή: Lloyd's Register, 2012, σελ. 18 Πλεονεκτήματα συστημάτων κλειστού κύκλου: Έχουν την δυνατότητα να λειτουργούν σε όλες τις περιοχές, ανεξάρτητα από την αλκαλικότητα του θαλασσινού νερού ή τη θερμοκρασία του 63

64 Τα απόβλητα μπορούν να αποθηκευτούν στο πλοίο για όση διάρκεια επιτρέπει η δεξαμενή αποθήκευσης τους Μειονεκτήματα συστημάτων κλειστού κύκλου: Αποτελείται από περισσότερα μέρη σε σχέση με το σύστημα ανοικτού κύκλου Η διαδικασία καθαρισμού απαιτεί συνεχή εφοδιασμό διαλύματος υδροξειδίου του Νατρίου, μίας επιβλαβούς ουσίας που απαιτεί έγκριση από τους κανονισμούς, για χρήση καυστικών χημικών Υβριδικά Συστήματα Καθαρισμού (Hybrid Wet Scrubbers). Τα Υβριδικά Συστήματα Καθαρισμού μπορούν να λειτουργήσουν είτε σε κατάσταση Ανοιχτού Κύκλου είτε σε κατάσταση Κλειστού Κύκλου, όπως αυτά περιγράφηκαν ανωτέρω. Αυτό παρέχει την ευελιξία στο σύστημα να λειτουργεί σε λειτουργία κλειστού κύκλου, όταν η αλκαλικότητα του νερού είναι ανεπαρκής ή όταν υπάρχει ιδιαίτερη ευαισθησία σχετικά με τη ρύθμιση ή την εκκένωση του νερού πλύσης, και σε κατάσταση ανοικτού κύκλου, χωρίς να καταναλώνεται υδροξείδιο του νατρίου σε όλες τις άλλες περιπτώσεις (Lloyd's Register, 2012). Εικόνα 21: Υβριδικό Σύστημα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου σε λειτουργία Ανοιχτού Κύκλου, πηγή: Lloyd's Register, 2012, σελ. 19 Ωστόσο, τα Υβριδικά Συστήματα είναι, περισσότερο πολύπλοκα από ό, τι τα Συστήματα Ανοικτού ή Κλειστού Κύκλου, όπως φαίνεται χαρακτηριστικά στο διαγράμμα της Εικόνας 20, όπου παρουσιάζεται η διάταξη ενός τυπικού υβριδικού συστήματος σε ανοικτή και κλειστή λειτουργία αντίστοιχα. 64

65 Εικόνα 22: Υβριδικό Σύστημα Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου σε λειτουργία Κλειστού Κύκλου, πηγή: Lloyd's Register, 2012, σελ. 19 Τα ίδια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που περιγράφονται παραπάνω ισχύουν και σε αυτό το σύστημα. Ένα ακόμα μειονέκτημα του υβριδικού συστήματος, όμως, είναι ότι απαιτεί τα περισσότερα μέρη απ όλα τα συστήματα υγρού καθαρισμού. Συστήματα Ξηρού Καθαρισμού (Dry Scrubbers) Στην Εικόνα 21 παρουσιάζεται ένα τυπικό Σύστημα Ξηρού Καθαρισμού (Dry Scrubbers), όπου διακρίνονται τα εξής βασικά στοιχεία (Lloyd's Register, 2012): 1. Μονάδα Scrubber: πρόκειται για έναν «απορροφητή», ο οποίος φέρνει τα καυσαέρια από μία ή περισσότερες μονάδες καύσης σε επαφή με κόκκους υδροξειδίου του ασβεστίου. 2. Σιλό τροφοδοσίας κόκκων και κοχλιωτός μεταφορέα εκκένωσης, τοποθετημένα στο επάνω και κάτω μέρος του απορροφητή, αντίστοιχα. Ένα πνευματικό σύστημα μεταφοράς επιτρέπει στους κόκκους να μεταφέρονται από προς την ενσωματωμένη εγκατάσταση αποθήκευσης. Η χρήση εύκαμπτων σωληνώσεων διευκολύνει την αποθήκευση των κόκκων σε διάφορες θέσεις επί του σκάφους. 3. Σύστημα ελέγχου και παρακολούθησης του Scrubber και των εκπομπών. Τα Συστήματα Ξηρού Καθαρισμού συνήθως λειτουργούν σε θερμοκρασίες καυσαερίων μεταξύ 240 C και 450 C. Οι κόκκοι του υδροξειδίου του ασβεστίου έχουν διάμετρο μεταξύ 2 και 8 mm με μία πολύ υψηλή περιοχή επιφάνειας με σκοπό 65

66 τη μεγιστοποίηση της επαφής με το καυσαέριο. Μέσα στον απορροφητή, οι κόκκοι υδροξειδίου του ασβεστίου (Ca (OH)2) αντιδρούν με τα οξείδια του θείου για το σχηματισμό γύψου (CaSO4. 2H2O) (Lloyd's Register, 2012) Εικόνα 23: Σύστημα Ξηρού Καθαρισμού Καυσαερίων Πλοίου (Dry Scrubber) πηγή: Lloyd's Register, 2012, σελ Οικονομική Εκτίμηση Συστημάτων Scrubbers Η οικονομική αποδοτικότητα των Συστημάτων Scrubbers εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διαφορά των τιμών μεταξύ των καυσίμων με κανονική περιεκτικότητα σε θείο (σήμερα περίπου 3,5% S) και των καυσίμων με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο (1,0, 0,5, 0,1% S). Με απλά λόγια, θα μπορούσε κανείς να πει ότι σε όσο χαμηλότερα απαιτείται να βρίσκεται η περιεκτικότητα σε θείο στα καυσαέρια τόσο πιο ελκυστική γίνεται η επεξεργασία των καυσαερίων. Επίσης, η οικονομική αποδοτικότητα των Συστημάτων Scrubbers επηρεάζεται από το κόστος των υλικών λειτουργίας τους, το κόστος της επισκευής και συντήρησης, καθώς και από την απώλεια της ικανότητας φορτίου, τον χώρο αποθήκευσης και την απώλεια της σταθερότητας που προκαλεί ο Scrubber. Το κόστος εγκατάστασης λαμβάνεται από τους κατασκευαστές και τα ναυπηγεία σε κάθε περίπτωση. Εκτός από την τιμή του ίδιου του Scrubber, υπάρχουν και τα έξοδα του ναυπηγείου για την εγκατάσταση αυτή, και το κόστος των υπόλοιπων συστατικών στοιχείων, όπως δεξαμενές, αντλίες, σωλήνες, εξαρτήματα, εξοπλισμός επεξεργασίας νερού και εξοπλισμός ελέγχου και αυτοματισμού. Ανάλογα με την πολυπλοκότητα του σκάφους στο οποίο εγκαθίσταται το σύστημα και την τοποθεσία 66

67 του ναυπηγείου, τα έξοδα ναυπηγείου μπορεί να ξεπεράσουν την τιμή του ίδιου του συστήματος. Ένας από τους στόχους του σχεδιασμού ενός εκ των υστέρων εξοπλισμού θα πρέπει να είναι η διατήρηση του κόστους των ναυπηγείων όσο το δυνατόν χαμηλότερα, χρησιμοποιώντας γα παράδειγμα προ-εγκατεστημένα στοιχεία. Όσον αφορά στα λειτουργικά έξοδα, θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ότι όλοι οι τύποι Scrubber απαιτούν ηλεκτρική ενέργεια για να λειτουργήσουν. Επιπρόσθετα, στα Συστήματα Κλειστού Κύκλου απαιτείται διάλυμα καυστικής σόδας και γλυκό νερό, ενώ τα Ξηρά Συστήματα απαιτούν κόκκους ασβεστίου. Τα Συστήματα Ανοιχτού Τύπου απαιτούν θαλασσινό νερό συγκεκριμένης ποιότητας, αλλά δεν χρειάζεται να αποθηκεύεται επί του σκάφους. Όσον αφορά στο κόστος επισκευής και συντήρησης, εξαιτίας του αριθμού των συνιστωσών και της πολυπλοκότητας των Υγρών Συστημάτων, είναι σαφές ότι απαιτούν περισσότερο έλεγχο, συντήρηση και επισκευή από ότι τα Ξηρά Συστήματα. Σε ένα Ξηρό Σύστημα, εφόσον ο κόκκος του ασβεστίου παραμένει σε μια σταθερή ποιότητα, το μόνο που πραγματικά χρειάζεται είναι να διατηρηθούν τα αποθέματα των υλικών επί του πλοίου και να μεταφερθούν από και προς τον καθαριστή. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι η εγκατάσταση ενός συστήματος Scrubber συνεπάγεται την απώλεια όχι μόνο της ικανότητας φορτίου, αλλά και της σταθερότητας. Τα Ξηρά Συστήματα προκαλούν μακράν τη μεγαλύτερη απώλεια της σταθερότητας. Συνεπώς, είναι απαραίτητο να ελεγχθεί εκ των προτέρων αν το σκάφος θα εξακολουθήσει να συμμορφώνεται μετά την εγκατάσταση με τα απαραίτητα επίπεδα σταθερότητας. Αν υπάρχει ένας υπολογιστής φορτίου επί του σκάφους, τότε η εκτίμηση αυτή είναι σχετικά εύκολο να γίνει εκ των προτέρων. 3.6 Σύστημα κοινού διανομέα καυσίμου (Common rail system) Μία τεχνολογική εξέλιξη ιδιαίτερης σημασίας, που έχει δώσει μεγάλη ώθηση στην κατεύθυνση της ελεγχόμενης καύσης καλύτερης απόδοσης και χαμηλότερων εκπομπών ρύπων, ενώ επίσης έχει κάνει δυνατή την εφαρμογή διαφόρων επιπρόσθετων τεχνικών μείωσης ρύπων, είναι το σύστημα κοινού διανομέα καυσίμου1 (common rail system). Αν και η εφαρμογή του συστήματος κοινού διανομέα σε ναυτικούς κινητήρες Diesel μελετάται από την αρχή τις δεκαετίας του 80, η εμπορική του χρήση ξεκίνησε μόλις στις αρχές της πρώτης δεκαετίας του 21ου αιώνα. Για να γίνει καλύτερα κατανοητή η αρχή λειτουργίας του συστήματος εισαγωγής καυσίμου κοινού διανομέα, θα περιγραφεί πρώτα το «παραδοσιακό» σύστημα μηχανικής έγχυσης, που χρησιμοποιόταν κατ αποκλειστικότητα πριν την επινόηση του συστήματος κοινού διανομέα, και που ακόμη εξακολουθεί να εφαρμόζεται σε αρκετούς νέους κινητήρες. 67

68 Το μηχανικό σύστημα έγχυσης καυσίμου αποτελείται από έναν εκκεντροφόρο άξονα, ο οποίος παίρνει κίνηση από τον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα. Ο εκκεντροφόρος άξονας κινεί τις αντλίες καυσίμου (μία αντλία για κάθε κύλινδρο), καθώς επίσης δίνει κίνηση στις βαλβίδες των εγχυτήρων καυσίμου και στις βαλβίδες εξαγωγής καυσαερίων, με τη βοήθεια υδραυλικού συστήματος. Η μετάδοση κίνησης γίνεται μηχανικά, χωρίς να παρεμβάλλεται καμία ηλεκτρονική διάταξη ελέγχου. Έτσι, ο χρονισμός της έγχυσης του καυσίμου και της λειτουργίας των βαλβίδων εξαγωγής καυσαερίων εξαρτάται αποκλειστικά από την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, και δεν μπορεί να ρυθμιστεί ανεξάρτητα από αυτήν. Επιπλέον, καθώς δεν παρεμβάλλεται κάποια διάταξη ελέγχου της πίεσης, μεταξύ των αντλιών καυσίμου και των εγχυτήρων, το εγχεόμενο καύσιμο έχει χαμηλή πίεση όταν η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα είναι χαμηλή, και υψηλή πίεση, όταν η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα αυξάνεται. Εικόνα 24: Αρχή λειτουργίας μηχανικού συστήματος έγχυσης καυσίμου,πηγή: Η φιλοσοφία του συστήματος έγχυσης κοινού διανομέα είναι η αποδέσμευση της έγχυσης από την κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα (δηλαδή από την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα), και ο πλήρης και άμεσος έλεγχος των χαρακτηριστικών της έγχυσης. Αυτό επιτυγχάνεται ως εξής: Υπάρχει μία συστοιχία από αντλίες καυσίμου, οι οποίες λαμβάνουν κίνηση απευθείας από τον στροφαλοφόρο άξονα, καταθλίβουν το καύσιμο και το οδηγούν σε έναν διανομέα, ενιαίο για όλους τους κυλίνδρους, μέσα στον οποίο η πίεση του καυσίμου παραμένει σταθερή (ανεξάρτητα από τον ρυθμό έγχυσης στους κυλίνδρους και την ταχύτητα περιστροφής του 68

69 στροφαλοφόρου). Στον ενιαίο (κοινό) διανομέα καυσίμου είναι προσαρτημένες μονάδες ελέγχου της έγχυσης του καυσίμου, μία για κάθε κύλινδρο. Σε αυτές εισέρχεται το καύσιμο από τον κοινό διανομέα και εξέρχεται προς κάθε έναν από τους εγχυτήρες με τους οποίους είναι εφοδιασμένος ο κάθε κύλινδρος. Η μονάδα δέχεται σήματα ελέγχου, με τη βοήθεια ενός ειδικού δικτύου λαδιού που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της διάταξης. Τα σήματα αυτά αποστέλλονται ηλεκτρονικά από την κεντρική μονάδα ελέγχου του κινητήρα και καθορίζουν την ποσότητα και τον τρόπο εισαγωγής του καυσίμου στον κινητήρα. Επιπλέον, υπάρχει ξεχωριστό υδραυλικό σύστημα για τον χειρισμό των βαλβίδων καυσαερίων, ο χρονισμός των οποίων ρυθμίζεται επίσης ανεξάρτητα από την κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα, και σύμφωνα με τις εντολές που αποστέλλονται από την κεντρική μονάδα ελέγχου του κινητήρα. Εικόνα 25: Συστοιχία αντλιών καυσίμου, πηγή: Εικόνα 26: Α: διανομέας καυσίμου, D: μονάδα ελέγχου,πηγή: 69

70 Με τον έλεγχο της έγχυσης του καυσίμου από την κεντρική μονάδα ελέγχου του κινητήρα, μέσω της μονάδας ελέγχου της έγχυσης, είναι δυνατή η ακριβής ρύθμιση του χρονισμού της έγχυσης, δηλαδή της χρονικής στιγμής κατά την οποία θα ανοίξει και θα κλείσει η βαλβίδα του κάθε εγχυτήρα και, επομένως, της διάρκειας έγχυσης. Συνεπώς, είναι δυνατός ο ακριβής καθορισμός της ποσότητας του εγχεόμενου καυσίμου σε κάθε κύκλο, καθώς και η χωρίς περιορισμούς ρύθμιση του χρονικού προφίλ της έγχυσης. Τέλος, είναι δυνατή η επιλεκτική διακοπή της έγχυσης από έναν ή περισσότερους εγχυτήρες και ο ψεκασμός του καυσίμου από τους υπόλοιπους εγχυτήρες του κυλίνδρου (δυνατότητα χρήσιμη σε χαμηλά φορτία). Ως εκ τούτου, πλεονεκτήματα του συστήματος κοινού διανομέα αποτελούν ο πλήρης και ακριβής έλεγχος της πίεσης έγχυσης και του χρονικού προφίλ της έγχυσης του καυσίμου, καθώς και η ανεξαρτησία των μεγεθών αυτών από την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, η οποία ανεξαρτησία επιτυγχάνεται με τη μηχανική αποδέσμευση των εγχυτήρων από την αντλία καυσίμου. Επομένως, υπάρχει η δυνατότητα υψηλής πίεσης έγχυσης, σε όλο το φάσμα των φορτίων λειτουργίας του κινητήρα. Επίσης, με το σύστημα κοινού διανομέα επιτυγχάνεται πολύ μεγάλη ακρίβεια στον έλεγχο του ανοίγματος και του κλεισίματος των βαλβίδων των εγχυτήρων και των βαλβίδων εξαγωγής των καυσαερίων. Ακόμη, υπάρχει η δυνατότητα ελέγχου του κάθε εγχυτήρα χωριστά. Όλα τα παραπάνω οδηγούν σε χαμηλότερο κόστος λειτουργίας του κινητήρα, το οποίο προκύπτει αφενός από τη χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου που επιτυγχάνεται, κυρίως σε μερικό φορτίο, και αφετέρου από το μικρότερο κόστος συντήρησης, αφού, με το σύστημα κοινού διανομέα μειώνονται σημαντικά τα επίπεδα εκπομπών σωματιδίων αιθάλης (κύριο πλεονέκτημα του συστήματος), γεγονός που οδηγεί σε λιγότερες επικαθίσεις εξανθρακωμάτων στα στοιχεία του κινητήρα. Επίσης, επιτυγχάνεται καλύτερη ποιότητα της καύσης σε όλο το εύρος των στροφών, η οποία επιφέρει συνολική μείωση των εκπομπών ρύπων και αύξηση της απόδοσης του κινητήρα. Επιπλέον, το σύστημα κοινού διανομέα προσφέρει γρηγορότερη επιτάχυνση, ισορροπία φορτίου μεταξύ των κυλίνδρων, πλήρη έλεγχο του φορτίου, και σταθερή λειτουργία σε πολύ χαμηλές στροφές (χαμηλότερες απ ό,τι με το σύστημα μηχανικής έγχυσης), εξαιτίας της δυνατότητας επιλεκτικής έγχυσης από μερικούς μόνο εγχυτήρες κάθε κυλίνδρου. Τέλος, επιτυγχάνεται εξοικονόμηση χώρου στο μηχανοστάσιο, καθώς τα στοιχεία από τα οποία απαρτίζεται το σύστημα κοινού διανομέα είναι λιγότερα και μικρότερα από τα αντίστοιχα στοιχεία του μηχανικού συστήματος έγχυσης. 70

71 Εικόνα 27: Σχηματική απεικόνιση κινητήρα, εφοδιασμένου με σύστημα έγχυσης καυσίμου κοινού διανομέα, πηγή: Μία ακόμη καινοτομία, η υλοποίηση της οποίας έχει καταστεί δυνατή χάρη στο σύστημα έγχυσης κοινού διανομέα, είναι η απευθείας έγχυση νερού στους κινητήρες Diesel. Συγκεκριμένα, υπάρχει η δυνατότητα εφοδιασμού του κινητήρα με ένα επιπλέον σύστημα κοινού διανομέα, το οποίο ελέγχει την απευθείας έγχυση του νερού εντός των θαλάμων καύσης του κινητήρα. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατός ο απόλυτος έλεγχος του χρονισμού και της ποσότητας του εγχεόμενου νερού, ενώ υπάρχει και η επιπλέον δυνατότητα της επιλεκτικής έγχυσης νερού Έγχυση Νερού Η ιδέα της έγχυσης νερού στις μηχανές εσωτερικής καύσης δεν είναι καινούργια. Μάλιστα, στους αεριοστροβίλους η έγχυση νερού ή ατμού είναι κοινή πρακτική όχι μόνο στην προσπάθεια περιορισμού των εκπομπών ΝΟx, αλλά και με στόχο την αύξηση της ειδικής ισχύος και του βαθμού απόδοσης. Η χρήση νερού μπορεί να γίνει με τρεις τρόπους στους αεριοστροβίλους: Έγχυση υδρατμού στο ρεύμα αέρα που εξέρχεται από τον συμπιεστή. Το νερό συμπιέζεται με αντλία, ατμοποιείται με χρήση της θερμότητας των καυσαερίων και ο υδρατμός εισέρχεται στο συμπιεσμένο ρεύμα αέρα που οδηγείται στον θάλαμο καύσης. Έγχυση νερού στο ρεύμα αέρα που εξέρχεται από τον συμπιεστή. Το νερό συμπιέζεται και εισάγεται στην έξοδο του συμπιεστή, όπου ψύχει τον συμπιεσμένο αέρα, δημιουργώντας μίγμα αέρα νερού. Το μίγμα οδηγείται 71

72 σε ανακομιστή θερμότητας, όπου θερμαίνεται από τα καυσαέρια, και στη συνέχεια οδηγείται στον θάλαμο καύσης. Έγχυση νερού ή ατμού εντός του θαλάμου καύσης, στην πρωτεύουσα ζώνη της καύσης. Από τις παραπάνω τεχνικές, οι δύο πρώτες αποσκοπούν σε τριπλή επίδραση: α) αύξηση της ειδικής ισχύος και β) του βαθμού απόδοσης, καθώς αξιοποιείται καλύτερα η θερμότητα των καυσαερίων, αφού αυτά εξέρχονται προς το περιβάλλον με χαμηλότερη θερμοκρασία, και γ) μείωση των εκπομπών ΝΟx. Τα ΝΟx μειώνονται για δύο λόγους: πρώτον διότι αυξάνεται η ειδική θερμοχωρητικότητα του μίγματος που εισάγεται στον θάλαμο καύσης, εξαιτίας της υψηλής ειδικής θερμοχωρητικότητας του νερού, με αποτέλεσμα να μειωθεί η θερμοκρασία στην πρωτεύουσα ζώνη της καύσης, και δεύτερον επειδή, με την εισαγωγή του νερού, η περιεκτικότητα του μίγματος σε οξυγόνο μειώνεται (αύξηση λόγου ισοδυναμίας καυσίμου αέρα), κάτι το οποίο επίσης συνεισφέρει στη μείωση της θερμοκρασίας των καυσαερίων. Με έγχυση ατμού ποσότητας περίπου 5% της παροχής αναρροφώμενου αέρα, επιτυγχάνεται μείωση των εκπομπών ΝΟx εντός των επιτρεπτών ορίων. Η τρίτη τεχνική αποσκοπεί κυρίως στη μείωση των εκπομπών ΝΟx, κάτι το οποίο επιτυγχάνεται με τους μηχανισμούς που αναφέρθηκαν παραπάνω. Η ελάττωση των εκπομπών ΝΟx με αυτή την τεχνική κυμαίνεται μεταξύ 30-70%, ενώ επιτυγχάνεται ταυτόχρονα μείωση και των εκπομπών σωματιδίων αιθάλης. Η χρήση νερού σε εμβολοφόρους κινητήρες έχει μελετηθεί και στο παρελθόν μάλιστα όχι μόνο σε κινητήρες Diesel, αλλά και σε κινητήρες Otto. Η χρήση νερού σε κινητήρες Otto προτάθηκε για την αντιμετώπιση διαφόρων προβλημάτων: Μελετήθηκε η έγχυση νερού εντός του θαλάμου καύσης, ώστε αυτό να αποτελέσει ένα εσωτερικό ψυκτικό μέσο του κινητήρα, και να μην είναι απαραίτητη η ύπαρξη ξεχωριστού συστήματος ψύξης. Επίσης, στην προσπάθεια αύξησης του λόγου συμπίεσης (η οποία οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης του κινητήρα, και επομένως σε μείωση της κατανάλωσης καυσίμου), εξετάστηκε η έγχυση νερού, ως μέσο μείωσης της κρουστικής συμπεριφοράς που εμφανίζει το καύσιμο σε υψηλούς λόγους συμπίεσης. Επιχειρήθηκε δηλαδή, με την έγχυση νερού, η αύξηση του αριθμού οκτανίου. Σε άλλες έρευνες εξετάζεται η έγχυση νερού σε εμβολοφόρο κινητήρα Otto αεροπορικής χρήσης, με στόχο τη βελτίωση της αντικρουστικής συμπεριφοράς και την αύξηση της ισχύος. Μάλιστα, αναφέρεται ότι έγχυση ποσότητας νερού ίσης με το 10% του εισαγόμενου καυσίμου επέφερε άνοδο του αριθμού οκτανίου κατά 2-4 μονάδες και αύξηση της ισχύος, στο εύρος 30-50%. Ακόμη, αναφέρεται μείωση των εκπομπών ΝΟx με την έγχυση νερού σε κινητήρες Otto: με έγχυση 10% νερού (σε σχέση με την ποσότητα της βενζίνης), παρατηρήθηκε μείωση των εκπομπών ΝΟx κατά 10-20%. Βεβαίως, πολλές από αυτές τις έρευνες αναφέρονται σε ιδιαίτερα 72

73 παλαιούς κινητήρες, οι οποίοι είχαν πολύ μεγαλύτερα περιθώρια βελτίωσης από τους σύγχρονους. Γενικά, η εισαγωγή νερού σε εμβολοφόρο κινητήρα μπορεί, υπό συνθήκες, να επιφέρει μειωμένες θερμοκρασίες στο σύστημα, καλύτερη ατμοποίηση του καυσίμου, μειωμένες εκπομπές ΝΟx, CO και σωματιδίων αιθάλης, συνολική βελτίωση της καύσης, μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και αύξηση της ειδικής ισχύος του κινητήρα. Γι αυτό και μελετήθηκε αρκετά στο παρελθόν, ενώ υπήρξαν πολλές προσπάθειες να εφαρμοστεί στην πράξη, άλλες με μικρότερη και άλλες με μεγαλύτερη επιτυχία. Τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίστηκαν και αποτέλεσαν τροχοπέδη στην εμπορική εφαρμογή της χρήσης νερού σχετίζονταν με τη διαχείριση των μεγάλων απαιτούμενων ποσοτήτων νερού, καθώς επίσης και με τη σταθερότητα της καύσης, εξαιτίας της συμμετοχής σε αυτήν μεγάλου ποσοστού νερού (σε σχέση με το καύσιμο). Σήμερα, με τους νέους, αυστηρότερους κανονισμούς για τα όρια εκπομπών ρύπων, η έρευνα για την εισαγωγή νερού στον θάλαμο καύσης εμβολοφόρων κινητήρων, και ειδικότερα κινητήρων Diesel, έρχεται και πάλι στο προσκήνιο, ενώ γίνονται προσπάθειες να επιλυθούν τα προβλήματα που παρουσιάστηκαν στις έρευνες του παρελθόντος, ώστε να μπορέσει η χρήση νερού να αποκτήσει εμπορική εφαρμογή. Τρεις είναι οι κύριες τεχνικές με τις οποίες επιχειρείται σήμερα η εισαγωγή νερού στους κινητήρες Diesel: Δημιουργία γαλακτώματος καυσίμου νερού Εισαγωγή του νερού μαζί με τον αέρα της καύσης Απευθείας έγχυση του νερού στον θάλαμο καύσης με χρήση ξεχωριστών εγχυτήρων. 73

74 4 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΩΣ ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ» 4.1 Προωστήριες μηχανές Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG) Το υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG) ως καύσιμο στις προωστήριες εγκαταστάσεις των πλοίων αποτελεί μια ακόμα τάση της ανάπτυξης στις τεχνολογίες πρόωσης και θεωρείται ένα πολύ καθαρό καύσιμο που οδηγεί σε πολύ χαμηλές εκπομπές ρύπων. Από μερικούς ειδικούς θεωρείται ότι σε 5-10 χρόνια η πλειοψηφία των πλοίων της ακτοπλοΐας που καταναλώνουν συμβατικές μορφές καυσίμων θα χρησιμοποιούν ως καύσιμο το LNG. Το φυσικό αέριο είναι κυρίως μεθάνιο (CH 4 ) το οποίο περιέχει την υψηλότερη ποσότητα ενέργειας ανά μονάδα του άνθρακα σε σύγκριση με όλα τα άλλα ορυκτά καύσιμα. Η ποσότητα σε οξείδια NO x είναι 85%, ενώ η ποσότητα σε SO x και αιωρούμενα σωματίδια που περιέχονται στα καυσαέρια είναι αμελητέα. Επίσης η μείωση στα επίπεδα εκπομπών CO 2 είναι κατά 30% σε σύγκριση με τα καύσιμα ντίζελ όπως φαίνεται και στην εικόνα. Εικόνα 28: Συγκριτικός πίνακας εκπομπών ρύπων HFO & LNG-DF, πηγή: Είναι σημαντικό ότι τα αποθέματα φυσικού αερίου είναι υψηλότερα από τα υπόλοιπα αποθέματα πετρελαίου που θα μπορούσε να εξαντληθούν σε περίπου χρόνια. Ως εκ τούτου με δεδομένη την ανάπτυξη των υποδομών φυσικού αερίου και της τεχνολογικής ανάπτυξης το LNG θα μπορούσε να γίνει το καύσιμο του μέλλοντος. 74

75 Οι κατασκευαστές μηχανών πρόωσης ήδη κατασκευάζουν μηχανές Dual Fuel (DF) που χρησιμοποιούν ως καύσιμο το LNG σε ορισμένα πλοία κατά την διάρκεια του ταξιδιού. Εικόνα 29: Εγκατάσταση Dual Fuel σε κρουαζιερόπλοιο (WARTSILA), πηγή : Oshima Eco-Ship Η Oshima Slipbuilding Co, Ltd και η DNV ολοκλήρωσαν το πρώτο ορόσημο ενός κοινού προγράμματος για την ανάπτυξη του οικολογικού πλοίου - ECO-πλοίο του μέλλοντος. Το έργο είναι μια φυσική απάντηση στην αυξανόμενη περιβαλλοντική επίδραση, τόσο από κανονιστική όσο και εμπορική άποψη, καθώς και στο αυξανόμενο κόστος των καυσίμων. Το προκύπτον σχέδιο έχει μια σειρά από καινοτόμες ιδέες και εφικτά χαρακτηριστικά, τα οποία αξιολογούνται προσεκτικά. Εικόνα 30: Επισκόπηση του 2020 Oshima ECOship, πηγή: DNV, 75

76 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Η μελέτη αποκάλυψε μεταξύ άλλων ότι η ραχοκοκαλιά της OHBC τμήμα είναι οι συναλλαγές χαρτοπολτού και ότι το ιδανικό μέγεθος πλοίων των DWT ικανοποιεί τις προσδοκίες από τους ιδιοκτήτες και τους φορείς εκμετάλλευσης. Επίσης το επιχειρησιακό προφίλ και ο χρόνος που δαπανάται σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας έχει αξιολογηθεί κατά την διαδικασία σχεδιασμού. Η μελέτη εντόπισε μια σειρά από εμπορικές οδούς, που είναι συνήθως ενδιαφέρον για την OHBC. Για τους σκοπούς της προσομοίωσης της κατανάλωσης καυσίμου έχουν υπολογιστεί τρεις τυπικές διαδρομές. Σ αυτές τις γραμμές το μέσο επίπεδο φορτίου για OHBC είναι περίπου το 77% της συνολικής χωρητικότητας του φορτίου και τα σκάφη αυτά πολύ σπάνια πλέουν σε καθαρή κατάσταση έρματος. ΚΑΥΣΙΜΑ ΠΛΟΙΟΥ Ένα πλοίο που θα λειτουργεί μετά το 2020 πρέπει να συμμορφώνεται με τους πιο αυστηρούς κανονισμούς για τις εκπομπές που σχετίζονται μεταξύ άλλων, με το SO X και το NO X. Οι νέες περιοχές ελέγχου των εκπομπών (ECA s ) έχουν πιο αυστηρές απαιτήσεις για τα επίπεδα εκπομπών που ισχύουν τώρα και θα τεθούν σε ισχύ στο προσεχές μέλλον. Η εκπομπή SO X σχετίζεται με την περιεκτικότητα σε θείο του καυσίμου και μπορεί να μειωθεί με τη χρήση χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο καύσιμο ή καθαρισμό καυσαερίου, ενώ μειώνονται οι εκπομπές NO X επηρεάζονται από τη διαδικασία καύσεως του κινητήρα. Οι κινητήρες φυσικού αερίου θα εκπληρώσουν τα νέα επίπεδα IMO Tier III για τα νέα πλοία που δραστηριοποιούνται στις περιοχές ελέγχου των εκπομπών. Το ECO-πλοίο έχει ένα ενιαίο σύστημα καυσίμων, όπου όλοι οι κινητήρες λειτουργούν με LNG. Αυτή είναι η πιο λογική λύση για ν ικανοποιήσει όλες τις τρέχουσες και τις αναμενόμενες μελλοντικές προδιαγραφές εκπομπών ρύπων σε λιμένες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, καθώς και στην ανοιχτή θάλασσα, σύμφωνα με τις εν λόγω εταιρίες. Το LNG δεν περιέχει θείο και η διαδικασία καύσης υγροποιημένου φυσικού αερίου εκπέμπει κατά 90% λιγότερο NO x και θα εξαλείψει σχεδόν όλες τις εκπομπές σωματιδίων. Επίσης οι εκπομπές CO 2 μειώνονται κατά 20% συμπεριλαμβανομένης της ποσότητας μεθανίου ολίσθησης στις μηχανές. Επιπλέον, ο κίνδυνος πετρελαϊκής ρύπανσης λόγω ατυχήματος, ελαχιστοποιείται μέσω της εισαγωγής υγροποιημένου φυσικού αερίου ως καύσιμο του πλοίου. ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΤΣΤΗΜΑΤΑ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ Η ισχύς προώθησης προέρχεται από τις δύο κύριες μηχανές της Rolls-Royce Marine. Οι κινητήρες είναι φτωχού μείγματος 4-χρονες, μεσαίας ταχύτητας φυσικού αερίου και η ισχύς τους είναι kw έκαστη. Υπάρχει ένας βοηθητικός κινητήρας περίπου kw. Το σύστημα προώθησης περιλαμβάνει επίσης τη νέα γεννήτρια άξονα Hybrid (HSG, σύστημα) της Rolls-Royce με kw PTO/PTI η οποία 76

77 επιτρέπει μια πιο ευέλικτη χρήση της ενέργειας. Οι μετατροπείς συχνότητας παρέχουν σταθερή ηλεκτρική ενέργεια από την προπέλα μεταβλητών στροφών και από το φορτίο της γεννήτριας. Το πλοίο διαθέτει δύο υψηλής απόδοσης ελεγχόμενου βήματος έλικες, PROMAS. ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ Πολλές από τις λύσεις που εφαρμόστηκαν στο ECO-Ship 2020 παρουσιάζουν εξοικονόμηση λειτουργικών εξόδων και απλοποιήσεις, όπως: Κατανάλωση υγροποιημένου φυσικού αερίου μόνο. Μ ένα ενιαίο σύστημα καυσίμου, αντί ενός διπλού καυσίμου, η ρύθμιση- λειτουργία του πλοίου είναι ευκολότερη. Το πλήρωμα δεν χρειάζεται να ανησυχεί για το πότε και πώς να μεταβεί από το ένα καύσιμο στο άλλο. Η κατανάλωση καυσίμου είναι μικρότερη και δεν υπάρχει θείο, έτσι πηγαίνει στη μονάδα ανάκτησης θερμότητας με λιγότερα προβλήματα διαβρώσεως. Επίσης, κατά τη χρήση υγροποιημένου φυσικού αερίου το πλοίο θα είναι πάντα σε συμμόρφωση με τους σχετικούς κανονισμούς εκπομπών. Επιπλέον θα είναι καθαρότερο το μηχανοστάσιο και μικρότερη η ανάγκη για συντήρηση των κινητήρων και του συστήματος καυσίμου. Στο LNG η διαδικασία καύσης είναι πολύ καθαρή σε σύγκριση με το καύσιμο πετρελαίου και υπάρχει λιγότερη φθορά των κινητήρων.στο διπλό σύστημα προώθησης τύπου κοχλίας με έλικες και πρωραίο έλικα πηδαλιουχίας δίνει εξαιρετική ευελιξία και το πλοίο μπορεί εύκολα να δέσει χωρίς τη βοήθεια ρυμουλκών. Η μειωμένη ανάγκη για χωρητικότητα έρματος. Ο σχεδιασμός έχεις περίπου 20% μικρότερη χωρητικότητα έρματος σε σύγκριση με το αντίστοιχο παραδοσιακό πλοίο. Αυτό σημαίνει λιγότερες δεξαμενές έρματος για κάλυψη και διατήρηση και περισσότερο χώρο για φορτίο. 4.2 Υβριδικά συστήματα πρόωσης LNG (Hybrid LNG systems). Το φυσικό αέριο είναι μεθάνιο, με χαμηλές συγκεντρώσεις άλλων υδρογονανθράκων, νερού, διοξειδίου του άνθρακα, αζώτου, οξυγόνου και ορισμένων ενώσεων του θείου. Όταν ψύχεται στους -161C o, γίνεται ένα διαυγές, μη τοξικό, άχρωμο και άοσμο υγρό. Κατά τη διάρκεια της υγροποίησης, ψύχεται κάτω από το σημείο βρασμού του και έτσι απομακρύνεται το μεγαλύτερο μέρος των άλλων ενώσεων, ώστε κατά κύριο λόγο μένει το μεθάνιο με μικρές ποσότητες των υδρογονανθράκων. Επίσης το ειδικό βάρος του υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG), είναι σχεδόν το μισό από το ειδικό βάρος του νερού έτσι ώστε να επιπλέει σε περίπτωση απόρριψής του στη θάλασσα. 77

78 Εικόνα 31: Σύσταση κατ όγκο του LNG. Το LNG μεταφέρεται από πλοία διπλού κύτους, που είναι ειδικά κατασκευασμένα ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις χειρισμού των χαμηλών θερμοκρασιών μεταφοράς του φορτίου. Σκοπός των εγκαταστάσεων και των κατασκευαστικών ιδιαιτεροτήτων των πλοίων αυτών είναι κατά τη μεταφορά του LNG να περιορίζεται η ποσότητα του φορτίου που θα φτάσει στο σημείο βρασμού (boil off gas BOG) και θα εξατμιστεί. Όμως παρά τις λειτουργικές διαδικασίες που ακολουθούνται ώστε να διατηρηθεί η χαμηλή θερμοκρασία του φορτίου η εξάτμιση είναι αναπόφευκτη λόγω της αύξησης στο εξωτερικό περιβάλλον των δεξαμενών. Προκειμένου να ελεγχθεί η αύξηση της πίεσης στις δεξαμενές από την εξάτμιση του φορτίου, ένα μέρος της ποσότητας του αερίου που φτάνει στο σημείο βρασμού επαν-υγροποιείται (boil-offgas (BOG) re- liquefaction plant), ενώ ένα μέρος καίγεται στο λέβητα παραγωγής ατμού για το στρόβιλο ή σε μηχανές dual fuel συμπληρώνοντας την ποσότητα καυσίμου του πλοίου. Η εγκατάσταση που υποστηρίζει αυτές τις λειτουργίες αποτελεί ένα υβριδικό σύστημα, που δημιουργήθηκε και αναπτύχθηκε από την Mitsubishi Heavy Industries Ltd. (MHI ). Σε αυτό συνδυάζονται: Η μηχανή εσωτερικής καύσης Dual Fuel για την πρόωση και Dual Fuel μηχανών ηλεκτροπαραγωγών ζευγών. Ο ατμολέβητας Dual Fuel παραγωγής ατμού για τη λειτουργία των στροβίλων πρόωσης ή των στροβίλων των ηλεκτρογεννητριών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια για τις καταναλώσεις του πλοίου ή στη βοηθητική πρόωση. Το σύστημα επαν-υγροποίησης του φυσικού αέριου (ΒΟG). Το υβριδικό σύστημα που συνδυάζει μηχανή εσωτερικής καύσης με βοηθητικό ηλεκτροκίνητο σύστημα πρόωσης και σύστημα υγροποίησης του φυσικού αερίου, είναι κατάλληλο για ταχύπλοα πλοία με μεγάλες απαιτήσεις ισχύος όπως τα κρουαζιερόπλοια και τα ταχύπλοα πλοία εμπορευματοκιβωτίων της επόμενης γενιάς. 78

79 Εικόνα 32: Σχηματική παράσταση υβριδικού συστήματος πρόωσης, πηγή:mitsubishi Heavy Industries, Ltd Viking Lady Το πρώτο υβριδικό πλοίο στον κόσμο που κινείται από πετρελαιομηχανή και ηλεκτροκινητήρα με μπαταρίες έκανε την εμφάνισή του στη Βόρεια Θάλασσα. Πρόκειται για το πλοίο Viking Lady της νορβηγικής εταιρείας Eidesvik Offshore, που ναυπηγήθηκε το Καθώς το πλοίο Viking Lady «σκίζει» τα νερά στη Βόρεια Θάλασσα, πηγαινοφέρνοντας προσωπικό και προμήθειες σε υπεράκτιες εξέδρες εξόρυξης πετρελαίου από το λιμάνι της νορβηγικής πόλης Haugesund, τίποτε στην εξωτερική του εμφάνιση δεν μαρτυρεί πως αποτελεί ορόσημο στην εξέλιξη της ναυτιλίας. Και όμως, το συγκεκριμένο σκάφος έχει κυριολεκτικά γράψει ιστορία, αφού είναι το πρώτο υβριδικό εμπορικό πλοίο με μπαταρίες σε κανονική λειτουργία αποδεικνύοντας επομένως πως η ιδέα που πρωτοεμφανίστηκε σε αυτοκίνητα όπως το Toyota Prius μπορεί όντως να εφαρμοσθεί και στη θάλασσα, για να μειώσει και πάλι την κατανάλωση καυσίμων και την εκπομπή αέριων ρύπων.το υβριδικό σύστημα κίνησης του Viking Lady σχεδιάστηκε από τμήμα Ερευνας και Καινοτομίας του νορβηγικού νηογνώμονα (DNV) στην Ελλάδα, σε συνεργασία με το αντίστοιχο τμήμα της Νορβηγίας και την εταιρεία Wartsila. Οι μετρήσεις έδειξαν πως η εξοικονόμηση καυσίμου αγγίζει το 15%, ενώ οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου μειώθηκαν κατά 25%. Τα πλεονεκτήματα αυτά οφείλονται στο υβριδικό σύστημα πρόωσης του Viking Lady, το οποίο ήταν το πρώτο του είδους και μεγέθους του στον κόσμο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί υπό προϋποθέσεις όχι μόνο σε σκάφη της συγκεκριμένης κατηγορίας, αλλά και σε καράβια των ακτοπλοϊκών συγκοινωνιών, όπως για παράδειγμα στα πιο σύγχρονα επιβατηγά και οχηματαγωγά που συνδέουν τα νησιά του Αιγαίου και του Ιονίου με την ηπειρωτική χώρα. Ενα σύστημα που έχει μάλιστα και ελληνική υπογραφή, αφού σχεδιάστηκε από το τμήμα Ερευνας και Καινοτομίας του νορβηγικού νηογνώμονα (DNV) στην Ελλάδα, σε συνεργασία με το αντίστοιχο τμήμα της Νορβηγίας και την εταιρεία Wartsila. 79

80 Εικόνα 33: Επισκόπηση του Viking Lady, πηγή: Πέρα από τα λιγότερα καύσιμα και εκπομπές καυσαερίων, η δοκιμή έδειξε επίσης ότι ο συγκεκριμένος τρόπος λειτουργίας προσφέρει και μεγαλύτερη ασφάλεια. Κάθε φορά που το Viking Lady προσεγγίζει μία εξέδρα εξόρυξης, πρέπει να μένει σταθερό σε πολύ μικρή απόσταση, ακόμα και μέσα σε κακοκαιρία. Σε αυτές τις συνθήκες πρέπει οι μηχανές του να αυξομειώνουν απότομα την ισχύ τους, για να διατηρήσει τη θέση του και να μην προκαλέσει ατύχημα. Τότε, η μπαταρία προσφέρει πιο γρήγορα από τις γεννήτριες την επιπλέον ισχύ που χρειάζεται. «Το γεγονός αυτό σημαίνει επίσης μικρότερη φθορά του μηχανολογικού εξοπλισμού και επομένως λιγότερες βλάβες Η καινοτομία μπορεί να εφαρμοσθεί είτε σε καινούργια είτε σε ήδη υπάρχοντα σκάφη, τα οποία βασίζονται σε ηλεκτρική πρόωση. Κεντρικό ρόλο έχει μία μπαταρία που εγκαθίσταται στο καράβι, ώστε να αποθηκεύεται σε αυτήν η περίσσεια της ηλεκτρικής ισχύος από τις γεννήτριες του πλοίου. Ετσι, τη στιγμή που το πλοίο θα χρειασθεί μεγάλη ισχύ (π.χ. κάνοντας ελιγμούς στο λιμάνι), ένα μέρος της θα προέλθει από την μπαταρία και όχι από τις γεννήτριες, οι οποίες για να την εξασφαλίσουν θα έπρεπε να καταναλώσουν ακόμη περισσότερα καύσιμα.πίσω από το μοναδικό στον κόσμο υβριδικό εμπορικό πλοίο βρίσκεται ένα επίσης μοναδικό παγκοσμίως ψηφιακό «εργαλείο», που αναπτύχθηκε εξ ολοκλήρου από το τμήμα Ερευνας και Καινοτομίας του νορβηγικού νηογνώμονα (DNV) στην Ελλάδα. Με όνομα COSSMOS (CΟmplex Ship Systems MΟdelling & Simulation), το «εργαλείο» αυτό είναι ένα λογισμικό μαθηματικής μοντελοποίησης, δηλαδή ένα λογισμικό που «αναπαριστά» στον υπολογιστή οποιοδήποτε σύστημα ενός πλοίου, για να το «δοκιμάσει» σε εικονικές συνθήκες. Σε αντίθεση όμως με τα υπόλοιπα software που υπάρχουν γι αυτό τον σκοπό, το COSSMOS έχει εντελώς διαφορετική προσέγγιση, αφού προσομοιώνει τη συνολική λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος και όχι ξεχωριστά τη συμπεριφορά κάθε μηχανήματος από το οποίο αυτό αποτελείται. Το αποτέλεσμα είναι το COSSMOS να προσφέρει πιο αξιόπιστες και ρεαλιστικές εκτιμήσεις. 80

81 4.3 Κυψέλες καυσίμων (Fuel Cells) Οι κυψέλες καυσίμου θεωρούνται άλλο ένα από τα εναλλακτικά καύσιμα για να επιτευχθεί ο στόχος της μείωσης των εκπομπών ρύπων που παράγονται από την κατανάλωση καυσίμων. Με τη χρήση τους η μείωση των εκπομπών CO 2 και οι μηδενικές εκπομπές σε NO x και SO x είναι ανακουφιστικές στις ανησυχίες για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη λειτουργία των πλοίων. Οι κυψέλες καυσίμου είναι μια καθαρή, αθόρυβη, αποδοτική και αξιόπιστη μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κατάλληλη για θαλάσσιες και ναυτιλιακές εφαρμογές ώστε να είναι μια πολύ ελκυστική επιλογή με την εγκατάστασή τους στα εμπορικά πλοία. Πρόκειται για συσκευές που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα από τη μετατροπή της χημικής ενέργειας ενός καυσίμου και ενός οξειδωτικού. Οι περισσότερες κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούν υδρογόνο στο σημείο της ενεργειακής μετατροπής, αλλά αυτό μπορεί να μεταρρυθμιστεί και για συμβατικά καύσιμα, όπως η βενζίνη, το φυσικό αέριο ή η μεθανόλη. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς κινητήρες το καύσιμο δεν καίγεται, με αποτέλεσμα οι κυψέλες καυσίμου να είναι μια αποδοτική και φιλική προς το περιβάλλον. Η εγκατάστασή τους ήδη σε μικρά πλοία και υποβρύχια που επιτρέπουν το υψηλό τους κόστος δημιουργεί τις συνθήκες εισαγωγής τους στην αγορά συστημάτων πρόωσης για μεγάλα πλοία. Ένα από τα πλεονεκτήματα των κυψέλων καυσίμου είναι η ευελιξία εγκατάστασής τους σε διάφορα σημεία ενός σκάφους παρέχοντας ανάλογη ευελιξία στη διανομή ισχύος μεταξύ των στοιχείων του συστήματος και στο σχεδιασμό του πλοίου. Επίσης είναι 50% πιο αποδοτικές απ ότι ένας συμβατικός κινητήρας που σε συνδυασμό με την αθόρυβη χωρίς κραδασμούς λειτουργία τους έχουν συγκριτικά πλεονεκτήματα ώστε να εγκατασταθούν σε επιβατικά πλοία και κρουαζιερόπλοια. Η ναυπήγηση πλοίων με τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από κυψέλες καυσίμων για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών μηχανημάτων, των πινάκων ελέγχου και των συστημάτων πρόωσης, συναντάει μεγάλο ενδιαφέρον από τους κατασκευαστές στην Ευρώπη, την Ιαπωνία και τις ΗΠΑ, ενώ αναμένεται να επιτευχθεί μαζική αύξηση στην αγορά των μεταφορών μέχρι το Εικόνα 34: Πλοίο με Fuel Cells,πηγή: 81

82 4.3.1 Κυψέλες Καυσίμου Υδρογόνου Το υδρογόνο ήταν πολυσυζητημένο στα μέσα της δεκαετίας του 2000 ως το καύσιμο του μέλλοντος στην ναυτιλία και ακόμα υπάρχει η ελπίδα ότι θα αποτελέσει μια μακροπρόθεσμη λύση. Η καύση του υδρογόνου, σαν drop-in καύσιμο, σε κανονικούς κινητήρες diesel είναι πιθανή μόνο σε χαμηλά επίπεδα προσμίξεων χωρίς να παρουσιάζει ιδιαίτερα ρίσκα για βλάβες του κινητήρα. Οι δυνατότητες του υδρογόνου βρίσκονται στην χρήση του σε κυψέλες καυσίμου. Η ανάπτυξη κυψελών καυσίμου υδρογόνου έχει κάνει σημαντική πρόοδο και έχει προσελκύσει ένα υψηλό επίπεδο ενδιαφέροντος, ιδιαίτερα από τις αγορές των κρουαζιερόπλοιων, των επιβατηγών και τον σκαφών υπεράκτιου εφοδιασμού. Το 2008, το project Zemships (Zero Emissions Ships) ανέπτυξε το Alsterwasser, ένα επιβατηγό 100 επιβατών, για χρήση σε πλωτές μεταφορές στην ενδοχώρα και έναν αριθμό άλλων μικρών ferries και ποταμόπλοιων ακολούθησαν. Το Zemships, που αργότερα ονομάστηκε FCS Alsterwasser, ήταν το πρώτο πλήρως κινούμενο από κυψέλες καυσίμου που χρησιμοποιήθηκε. Τροφοδοτούνταν από δύο κυψέλες καυσίμου υδρογόνου χωρητικότητας 48kW η καθεμία. Το πλοίο χρησιμοποιήθηκε στο Αμβούργο μέχρι τα τέλη του 2013 οπότε και η πρόκληση να λειτουργήσει οικονομικά υποδομή ανεφοδιασμού υδρογόνου το έθεσε εκτός λειτουργίας. Το 2012, σαν μέρος του FellowSHIP project, ένα πλοίο τροφοδοτούμενο από μια κυψέλη καυσίμου 330kW δοκιμάστηκε επιτυχώς επί του πλοίου υπεράκτιας τροφοδοσίας Viking Lady, λειτουργώντας για πάνω από 7000 ώρες. Αυτή ήταν η πρώτη μονάδα κυψελών καυσίμου που λειτούργησε σε εμπορικό πλοίο, με την ηλεκτρική αποδοτικότητα να υπολογίζεται στο 44.5% (υπολογίζοντας και την εσωτερική καύση), και μηδενικές εκπομπές NOx, SOx και αιωρούμενων σωματιδίων. Όταν η θερμική επαναφορά ενεργοποιήθηκε, η ολική απόδοση του καυσίμου έφτασε το 55% με περιθώρια βελτίωσης. Εικόνα 35:Κυψέλες Καυσίμου Υδρογόνου, πηγή: 82

83 Στο στοιχείο αυτό ο ηλεκτρολύτης είναι μία λεπτή πολυμερική μεμβράνη (Nafion) που είναι διαπερατή στα πρωτόνια (Η+) αλλά δεν επιτρέπει τη διέλευση των ηλεκτρονίων.τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από πορώδη άνθρακα και διαποτισμένα από έναν καταλύτη λευκόχρυσου (Pt). Το υδρογόνο που χρησιμοποιείται ως καύσιμο υλικό μπορεί να είναι είτε καθαρό είτε να προέρχεται από μετασχηματισμό άλλων καυσίμων όπως υδρογονανθράκων ή οινοπνεύματος πράγμα που απαιτεί την ύπαρξη κατάλληλου συστήματος μετασχηματισμού καυσίμων. Το υδρογόνο ρέει στο στοιχείο καύσης προς την άνοδο, όπου και οξειδώνεται σε υδρογονοκατιόντα (πρωτόνια) και ηλεκτρόνια. Τα υδρογονοκατιόντα διαπερνούν κατά μήκος τον ηλεκτρολύτη κατευθυνόμενα προς την κάθοδο, ενώ τα ηλεκτρόνια ρέουν διαμέσου ενός εξωτερικού κυκλώματος εξασφαλίζοντας ηλεκτρική ενέργεια. Το οξυγόνο, υπό μορφή αέρα, παρέχεται στην κάθοδο όπου αναγόμενο συνδυάζεται με τα υδρογονοκατιόντα και τα ηλεκτρόνια προς σχηματισμό νερού. Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα είναι οι εξής: Άνοδος (-) Οξείδωση του υδρογόνου : 2H2 4H+ + 4e- Κάθοδος (+) Αναγωγή του Οξυγόνου: Ο2 + 4Η+ + 4e- 2H2O Συνολική αντίδραση 2H2 + Ο2 2H2O + ενέργεια 4.4 Εγκαταστάσεις πλοίων με πυρηνική ενέργεια Η λειτουργία του πυρηνικού αντιδραστήρα που εγκαθίσταται σε ένα πλοίο με σκοπό την δημιουργία ενέργειας για την πρόωσή του βασίζεται στην πυρηνική σχάση, όπου πραγματοποιείται ο διαχωρισμός του πυρήνα ενός ατόμου για την παραγωγή περισσότερων μικρότερων πυρήνων και σε μερικά ελεύθερα παραπροϊόντα σωμάτια όπως τα νετρόνια. Η διάσπαση του ατόμου έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή θερμικής ενέργειας και την εκπομπή ακτινοβολίας γ. Τα στοιχεία του πυρήνα έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής ώστε ο ανεφοδιασμός ενός πλοίου να είναι απαραίτητος μια φορά περίπου κάθε δέκα χρόνια. Έτσι τα πλοία με πυρηνικό αντιδραστήρα όπως και τα ιστιοφόρα είναι ανεξάρτητα από τις ιδιαιτερότητας στην προμήθεια των καυσίμων σε κάθε λιμάνι εξαλείφοντας σε μεγάλο βαθμό την δαπανηρή και χρονοβόρα διαδικασία πετρέλευσης στη λειτουργική διάρκεια της ζωής ενός πλοίου. Αν και το κόστος κατασκευής των πυρηνικών στοιχείων καυσίμου είναι υψηλό, το συνολικό κόστος του είναι πολύ χαμηλότερο απ ότι το κόστος των ορυκτών καυσίμων που απαιτείται για την παραγωγή της ίδιας ποσότητας ενέργειας. Μια μικρή ποσότητα πυρηνικών καυσίμων παρέχει ενέργεια ισοδύναμη με εκατομμύρια 83

84 φορές την ποσότητα άνθρακα ή πετρελαίου. Συνυπολογίζοντας το χαμηλό κόστος καυσίμων, τις σχεδόν μηδενικές εκπομπές ρύπων και την εξάλειψη των ανησυχιών για την ασφάλεια του πληρώματος, δημιουργούνται οι προϋποθέσεις ώστε η δημοτικότητα της τεχνολογίας πρόωσης των πλοίων με πυρηνική ενέργεια να αυξάνεται συνεχώς. Εικόνα 36: Πυρηνική σχέση, πηγή: Βικιπαίδεια Η θερμότητα που παράγεται από την πυρηνική σχάση στον αντιδραστήρα είναι η ενέργεια που χρησιμοποιείται για την πρόωση και την λειτουργία του πλοίου. Για τη διαχείριση αυτής της ενέργειας, ο πυρηνικός σταθμός πρόωσης κατά τη λειτουργία του απαιτεί την συνεχή υπό πίεση επανακυκλοφορία του νερού, ενώ το όλο σύστημα περιέχει δύο υποσυστήματα το πρωτοβάθμιο και το δευτεροβάθμιο. - Το πρωτοβάθμιο σύστημα, αποτελείται από τον αντιδραστήρα, τις αντλίες και την μονάδα παραγωγής του ατμού. Η θερμότητα που εκπέμπεται από τον πυρηνικό αντιδραστήρα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του νερού που κυκλοφορεί με μεγάλη πίεση στα στοιχεία που τον περιβάλλουν (για να αποφευχθεί η ατμοποίηση σε αυτό το στάδιο). Το ζεστό νερό στη συνέχεια οδηγείται στα στοιχεία της μονάδας παραγωγής ατμού, όπου μεταδίδει τη θερμότητα στο νερό χαμηλότερης θερμοκρασίας που κυκλοφορεί εξωτερικά των στοιχείων, χωρίς να αναμιχτεί με αυτό και επιστρέφει στον αντιδραστήρα για επαναθέρμανση. Με τη μετάδοση της θερμότητας ατμοποιείται το νερό που υπάρχει εξωτερικά των στοιχείων και ο ατμός παρέχεται στο δευτεροβάθμιο σύστημα. - Το δευτεροβάθμιο σύστημα, αποτελείται από τον κύριο ατμοστρόβιλο, τους μειωτήρες με το σύστημα της κίνησης προς την προπέλα, την ηλεκτρογεννήτρια που κινείται από ατμοστρόβιλο, τη συσκευή συμπύκνωσης των εξατμίσεων ατμού και τις αντλίες που τροφοδοτούν τη μονάδα παραγωγής ατμού. 84

85 Εικόνα 37: Πρωτοβάθμιο και δευτεροβάθμιο σύστημα πυρηνικής εγκατάστασης πλοίου, Drawn by Willie Scott 2010 Η τεράστια ποσότητα ατμού που παράγεται στο πρωτοβάθμιο σύστημα χρησιμοποιείται για την λειτουργία του ατμοστρόβιλου, που συνδέεται με το σύστημα κίνησης της προπέλας και της στροβιλογεννήτριας για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Οι εξατμίσεις των ατμοστροβίλων συμπυκνώνονται και επιστρέφουν ως τροφοδοτικό νερό στη μονάδα παραγωγής ατμού, ενώ το πλεόνασμα της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται αποθηκεύεται σε μπαταρίες, για να χρησιμοποιηθεί σε περίπτωση εκτάκτου ανάγκης καλύπτοντας τις ενεργειακές ανάγκες του πλοίου. Η ποιότητα, η αντοχή και η σταθερότητα των τμημάτων του αντιδραστήρα είναι πολύ σημαντικοί παράγοντες για την αποτελεσματική λειτουργία του. Έτσι τα σημερινά πυρηνοκίνητα πλοία κατασκευάζονται με προηγμένες τεχνολογίες, ασφαλή, με μεγάλα χυτά προστατευτικά του αντιδραστήρα, καλύπτοντας τις αρνητικές κριτικές που έχουν γίνει κατά καιρούς και αφορούν την ασφάλεια του πληρώματος και τους περιβαλλοντικούς κινδύνους. 85

86 4.5 Χρήση Μεθανόλης ως καύσιμο πλοίου Η µεθανόλη είναι µία καλύτερη εναλλακτική από το πετρέλαιο χαµηλής περιεκτικότητας σε θείο ή το υγροποιηµένο φυσικό αέριο. Ως ένα πρώτο βήµα η Stena Line έχει εξοπλίσει το σκάφος Stena Scanrail µε βοηθητικούς κινητήρες που λειτουργούν µε µεθανόλη. Οι βοηθητικοί κινητήρες παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια εν πλω για το σκάφος. Είναι επίσης µια ασφαλέστερη ουσία για να ασχοληθεί κανείς και δεν χρειάζονται δαπανηρές λύσεις ασφάλειας. Το υγροποιηµένο φυσικό αέριο χρειάζεται να διατηρείται σε κρυογονική φύλαξη στους -162οC ενώ η µεθανόλη δεν χρειάζεται τις ίδιες απαιτήσεις ασφάλειας. Οι κινητήρες θα λειτουργούν µε µεθανόλη η οποία παράγεται από ορυκτό φυσικό αέριο. Αυτό θα µειώσει τις εκποµπές οξειδίου και υποξειδίου του θείου, αλλά δεν θα έχει µεγάλη επίδραση στο διοξείδιο του άνθρακα. Βέβαια σύµφωνα µε ναυτιλιακό εµπειρογνώµονα αν και η σχετική συζήτηση για εναλλακτικά καύσιµα κυριαρχείται από το ενδιαφέρον για LNG, άλλες βιώσιµες εναλλακτικές λύσεις θα µπορούσαν ενδεχοµένως να συνταιριάξουν µε τη ναυτιλία, εφόσον η κερδοφορία των επιχειρήσεων είναι αυτή που θα καθορίσει το µέλλον. Από την άλλη, παρατηρεί αποκλειστικά τις τάσεις για τα επόµενα 6 χρόνια έως το 2030, γεγονός που δεν περικλείει το σύνολο της ζωής ενός νεότευκτου πλοίου που παραδίδεται σήµερα. Επισηµαίνεται ότι κάθε καύσιµο πλοίου πρέπει να υπάρχει σε διαθεσιµότητα, να είναι οικονοµικά αποδοτικό, συµβατό µε την τεχνολογία ή τις τεχνολογικές εξελίξεις και, όλο και πιο σηµαντικό, να είναι συµβατό µε όλους τους νοµοθετικούς περιορισµούς. Όσον αφορά τις προβλέψεις σύµφωνα µε το κυρίαρχο σενάριο, η ενσωµάτωση στη ναυτιλιακή βιοµηχανία του υγροποιηµένου φυσικού αερίου θα είναι περιορισµένη, και συνεπώς η τάση χρήσης συµβατικών καυσίµων θα παραµείνει ισχυρή. Η µεθανόλη συχνά µεταφέρεται επί των πλοίων. Οι κανόνες και οι κατευθυντήριες γραµµές για τη µεταφορά της µεθανόλης (και άλλες, πολύ πιο επικίνδυνες, ουσίες) υπάρχουν εδώ και δεκαετίες. Ωστόσο, η χρήση της µεθανόλης σε µηχανήµατα του πλοίου είναι κάπως εξωτική, δεδοµένου ότι απαγορεύεται. Παρά το γεγονός ότι οι υφιστάµενοι κανόνες που καλύπτουν µεθανόλη εξακολουθεί να είναι αβέβαιη, υπάρχουν κάποια ειδικά χαρακτηριστικά σε αυτό, αξίζει να σηµειωθεί. Σε αντίθεση µε καύσιµο όπως το πετρέλαιο, η µεθανόλη µπορεί να µεταφέρεται σε δεξαµενές διπλού πυθµένα επειδή δεν θεωρείται επιβλαβές για το περιβάλλον σε µακροσκοπικό επίπεδο, (Αυτό δεν σηµαίνει ότι θα πρέπει να εκχωρεί την µεθανόλη στην θάλασσα ως επιχειρησιακή διαδικασία.). Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό για δεξαµενές αποθήκευσης µεθανόλης είναι ότι πρέπει να αδρανοποιούνται, σε αντίθεση µε τις συµβατικές δεξαµενές καυσίµου πετρελαίου. Το έργο SPIRETH χρησιµοποιεί µια ανεξάρτητη δεξαµενή εµπορευµατοκιβώτιο µεταφοράς καυσίµων. Η δεξαµενή καυσίµων βρίσκεται στο κατάστρωµα, βεβαια η καιρικές συνθήκες είναι απρόβλεπτες εποµένως είναι εξοπλισµένο µε ένα σύστηµα παραπετάσµατα για πρόσθετη ασφάλεια. Η πλήρωση της δεξαµενής γίνεται από βυτιοφόρο όχηµα. Για το Stena Germanica, ένα διπλό πυθµένα της δεξαµενής, προτείνεται λόγω των σηµαντικά µεγαλύτερων ποσοτήτων µεθανόλης που απαιτούνται, όπως το σύστηµα 86

87 αζώτου. Ένα σύστηµα παροχής αζώτου είναι απαραίτητο, κυρίως για δύο σκοπούς? αδρανοποίηση τη δεξαµενή καυσίµων και καθαρισµού (του συστήµατος µεθανόλης) του συστήµατος καυσίµου. Η τροφοδοσία µπορεί να γίνει από φορητές δεξαµενές ή ένα σύστηµα γεννήτριας, όποια είναι η πιο ωφέλιµη και πρακτική. Για το έργο SPIRETH, µια φορητή λύση θεωρήθηκε ότι είναι αρκετά οικονοµικό, αλλά ένα σύστηµα γεννήτριας προτείνεται για Stena Germanica MAN- Ανάπτυξη κινητήρων Μεθανόλης για METHANEX πλοία Την 1η Ιουλίου, το 2013, MAN Diesel & Turbo ανακοίνωσε την ανάπτυξη µιας νέας ME-LGI κινητήρας διπλού καυσίµου για Waterfront Shipping, η οποία ανήκει εξ ολοκλήρου µεγαλύτερος παραγωγός µεθανόλης στον κόσµο, METHANEX. Ο κινητήρας επεκτείνει το χαρτοφυλάκιο των δύο καυσίµων της εταιρείας, επιτρέποντας τη χρήση των πιο βιώσιµων καυσίµων, όπως η µεθανόλη και Υγραερίου (LPG). Οι κινητήρες που θα λειτουργούν µε ένα µίγµα µεθανόλης 95% και 5% ντίζελ. Σε περίπτωση που µε βάση τη µεθανόλη ως καύσιµο πλοία αποφέρουν τα προσδοκώµενα εκποµπών και µείωση του κόστους των καυσίµων, θα µπορούσε να εγκαινιάσει µια νέα εποχή στον τοµέα της ναυτιλίας και θα ενισχύσει τη ζήτηση για µεθανόλη σε όλο τον κόσµο. Η µεθανόλη και το υγραέριο είναι φορείς που ήδη λειτουργούν στη θάλασσα για πολλά χρόνια και πολλά άλλα δεξαµενόπλοια LPG κατασκευάζονται επί του παρόντος, καθώς η παγκόσµια υποδοµή LPG µεγαλώνει. Με ένα βιώσιµο, βολικό και οικονοµικό καύσιµο ήδη επί του σκάφους, αξιοποιώντας ένα µέρος του φορτίου για να τροφοδοτήσει ένα σκάφος είναι ένας άλλος σηµαντικός παράγοντας για το περιβάλλον. MAN Diesel & Turbo δηλώνει ότι εργάζεται ήδη προς την κατεύθυνση µιας Tier-III-συµβατό ME-LGI έκδοση. Οι τέσσερις µονάδες G50ME-LGI έχουν στόχο την ολοκλήρωση τους για το τέλος του 2013, µε την παράδοση της µηχανής για να ακολουθήσει το καλοκαίρι του Τον Απρίλιο του 2016 οι εταιρείες Waterfront Shipping Company Ltd. (WFS), Mitsui O.S.K. Lines, Ltd. (MOL), Westfal-Larsen Management (WL) και Marinvest/Skagerack Invest (Marinvest), καλωσορίζουν τα νέα καινοτόμα πλοία, με καθαρή καύση και υψηλή απόδοση στην κατανάλωση του καυσίμου. Τα συγκεκριμένα 7 πλοία χωρητικότητας dwt, είναι κατασκευασμένα με τον πρώτο στην κατηγορία του δίχρονο κινητήρα διπλού καυσίμου MAN B&W ME-LGI, ο οποίος είναι ικανός να καίει Μεθανόλη, heavy fuel oil (HFO), marine diesel oil (MDO) ή marine gas oil (MGO). Τα 3 πρώτα πλοία θα είναι έτοιμα τον Απρίλιο του 2016 και τα υπόλοιπα 4 αναμένονται μέχρι τον Οκτώβριο του Η συγκεκριμένη πρωτοποριακή τεχνολογία θα μειώσει σημαντικά τις εκπομπές ενώ παράλληλα θα δώσει στους πλοιοκτήτες μια βιώσιμη και αποτελεσματική εναλλακτική στην επιλογή καυσίμου. Δεδομένης της αυξημένης ζήτησης για 87

88 «καθαρότερα» καύσιμα ώστε να τηρούνται οι ολοένα και αυστηρότεροι κανονισμοί οι οποίοι αφορούν τις εκπομπές, η Μεθανόλη εμφανίζεται σαν μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση. Η Μεθανόλη αποτελεί ένα βιοδιασπώμενο καύσιμο το οποίο προσφέρει καθαρή καύση και μειώνει τις εκπομπές οι οποίες προκαλούν αιθαλομίχλη, όπως τα σωματίδια, τα οξείδια του Θείου και τα οξείδια του Αζώτου. Όπως δήλωσε ο Jone Hognestad, πρόεδρος της Waterfront Shipping, η επένδυση στην Μεθανόλη ως καύσιμο δεν προσφέρει μόνον οφέλη, αλλά παράλληλα αποτελεί και μια οικονομικά βιώσιμη λύση. Το κόστος της ναυπήγησης νέων πλοίων και της μετατροπής των παλιών ώστε να μπορούν να καίνε Μεθανόλη είναι σημαντικά μικρότερο από τις εναλλακτικές μετατροπές καυσίμου, σύμφωνα με τον κ. Hognestad. Σύμφωνα με τον Ole Grøne, Senior Vice President και Head of Marketing and Sales της MAN Diesel & Turbo, η MAN κατασκεύασε τους συγκεκριμένους δίχρονους κινητήρες σαν απάντηση στο ενδιαφέρον της παγκόσμιας ναυτιλίας να ανακαλύψει εναλλακτικές για το heavy fuel oil (HFO) και να ικανοποιήσει τους αυστηρούς κανονισμούς για τις εκπομπές καυσαερίων. Προκειμένου να αντισταθμιστεί το ρίσκο λόγω της αστάθειας της τιμής του καυσίμου, τα πλοία έχουν πλέον τη δυνατότητα να αλλάζουν το καύσιμο που καίνε ώστε να λειτουργούν αποτελεσματικά από άποψη κόστους DNV και ζητήµατα ασφαλείας Ο DNV (Det Norske Veritas) πρώτα µε τους νέους κανόνες για τα χαµηλές σηµεία ανάφλεξης των θαλάσσιων καυσίµων έθεσε κανόνες απελευθέρωσης για τη χρήση καυσίµων χαµηλής περιεκτικότητας θείου σε σηµείο ανάφλεξης όπως η µεθανόλη για καύσιµα. Ενδιαφέρον για µεθανόλη ως καύσιµο πλοίων αυξάνεται ως απάντηση στην ανάγκη για µείωση NOx και SOx. Ωστόσο, µε σηµείο ανάφλεξης µόλις 12 C, θέτει προκλήσεις ασφάλειας και νέα σηµειογραφία του DNV, γίνεται για πρώτη φορά, καλύπτει κάθε πτυχή σχεδιασµού. Η µεθανόλη συνήθως παράγεται από φυσικό αέριο, αλλά µπορεί επίσης να παραχθεί από ένα ευρύ φάσµα της βιοµάζας. Έχει χαµηλότερο σηµείο ανάφλεξης από τα συµβατικά καύσιµα,. Σηµείο ανάφλεξης είναι η χαµηλότερη θερµοκρασία, στην οποία ένα πτητικό υγρό µπορεί να εξατµίζεται για να σχηµατιστεί ένα αναφλέξιµο µίγµα στον αέρα. Η µεθανόλη έχει σχετικά χαµηλό σηµείο ανάφλεξης, είναι τοξικό όταν έρχεται σε επαφή µε το δέρµα όταν εισπνέεται ή σε περίπτωση κατάποσης, οι ατµοί του είναι πυκνότεροι από τον αέρα. Ως αποτέλεσµα αυτών των ιδιοτήτων, βλέπουµε τα επιπλέοντα εµπόδια ασφάλειας που απαιτούνται από την DNV. 88

89 4.5.3 Επιβατηγό Οχηµαταγωγό Stena Germanica Ως ένα πρώτο βήµα η Stena Line έχει εξοπλίσει το σκάφος Stena Scanrail µε βοηθητικούς κινητήρες που λειτουργούν µε µεθανόλη. Οι βοηθητικοί κινητήρες παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια εν πλω για το σκάφος. Εάν το έργο είναι επιτυχές, το οποίο σύµφωνα µε τον Berglund µέχρι στιγµής πάει καλά, τότε η Stena θα µετατρέψει το επιβατηγό οχηµαταγωγό Stena Germanica, έτσι ώστε να λειτουργεί αποκλειστικά µε µεθανόλη. Ένα σκάφος τέτοιου µεγέθους χρησιµοποιεί περίπου τόνους καύσιµου ντίζελ για πλοία ετησίως το οποίο, εάν µετατραπεί πλήρως σε µεθανόλη, σηµαίνει ότι θα απαιτούνται τόνοι σε ετήσια βάση. Το καύσιµο θα παρέχεται από την Stena Oil. Για να ξεκινήσει µια µηχανή ντίζελ µε µεθανόλη, εγχέεται µια ποσότητα πετρελαίου και ύστερα από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου µετά την πυροδότηση εισάγεται και η µεθανόλη. Αυτό σηµαίνει ότι οι µηχανές πρέπει να είναι τροποποιηµένες µε παράλληλα συστήµατα καυσίµων και µε νέα µπεκ ψεκασµού. Ο Claes Berglund βλέπει πολλά πλεονεκτήµατα σε αυτό σε σύγκριση µε το υγροποιηµένο φυσικό αέριο. «Πάνω απ όλα είναι λιγότερο δαπανηρή. Είναι επίσης µια ασφαλέστερη ουσία για να ασχοληθεί κανείς και δεν χρειάζονται δαπανηρές λύσεις ασφάλειας. Το υγροποιηµένο φυσικό αέριο χρειάζεται να διατηρείται σε κρυογονική φύλαξη στους -162οC, ενώ η µεθανόλη δεν χρειάζεται τις ίδιες απαιτήσεις ασφάλειας. Η άλλη επιλογή για αυτές τις εταιρείες που δεν µπορούν να αλλάξουν τα συστήµατα καυσίµων επί του πλοίου, έτσι ώστε τα σκάφη τους να ανταποκριθούν στους νέους κανονισµούς για τις εκποµπές, είναι να χρησιµοποιήσουν ένα καθαρότερο ντίζελ που θα κοστίζει περισσότερο. Ο Claes Berglund αρνήθηκε να προσδιορίσει πόσο θα κοστίσει αυτή η εναλλαγή καυσίµων ωστόσο το έργο για το Stena Germanica υπολογίζεται στα περίπου 20 εκατοµµύρια ευρώ. «Θέλουµε να δούµε εάν αυτή η εναλλαγή καυσίµων είναι µια πιθανότητα και αυτό ελπίζουµε να κάνουµε κατά τη διάρκεια του Υπάρχει ένα αυξανόµενο ενδιαφέρον για τη µεθανόλη στην αγορά «, δήλωσε ο Berglund. Εικόνα 38: Επιβατηγό Οχηµαταγωγό Stena Germanica, πηγή: 89

90 Bιo-µεθανόλη, ακόµα πολύ ακριβή: Οι κινητήρες θα λειτουργούν µε µεθανόλη η οποία παράγεται από ορυκτό φυσικό αέριο. Αυτό θα µειώσει τις εκποµπές οξειδίου και υποξειδίου του θείου αλλά δεν θα έχει µεγάλη επίδραση στο διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή τη στιγµή η Stena Line δεν βλέπει τη βιοµάζα ως εναλλακτική πρώτη ύλη για την παραγωγή µεθανόλης. Ο Berglund δεν είναι σίγουρος για της διαφοράς της τιµής, αλλά ο ίδιος πιστεύει ότι η βιοµάζα από όπου προέρχεται η µεθανόλη είναι τέσσερις φορές περίπου πιο ακριβή σε σχέση µε το ορυκτό φυσικό αέριο. Η βιοµεθανόλη θα µπορούσε να παρουσιάζει ενδιαφέρουν όταν το επίπεδο των τιµών είναι ανταγωνιστικό. «Αυτό που καταλαβαίνουµε είναι ότι η βιοµάζα είναι πιό ακριβή σε σχέση µε το φυσικό αέριο για την παραγωγή µεθανόλης. Αν κάποιος µπορεί να µας προσφέρει τη βιοµεθανόλη για την ίδια τιµή, τότε φυσικά ενδιαφερόµαστε,» είπε ο Claes Berglund. Είναι επίσης δυνατό να αναµειχθεί βιοµεθανόλη µε συµβατική µεθανόλη. Με την επιφύλαξη επιτυχών αποτελεσµάτων δοκιµών η Stena Line σκοπεύει να εγκαινιάσει την ευρεία χρήση της µεθανόλης στα σκάφη τους. «Τεχνικά η ανάµειξη είναι πολύ απλή, το εµπόδιο βρίσκεται στο οικονοµικό κοµµάτι. Αν γίνει οικονοµικά εφικτό τότε είµαι απολύτως βέβαιος ότι θα ενεργήσουµε κατα αυτόν το τρόπο,» είπε ο Claes Berglund. 90

91 5 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΠΛΟΙΑ ΜΕ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ» Η αντιμετώπιση του προβλήματος των βλαβερών ουσιών που εκπέμπουν τα πλοία διαφέρει από αντίστοιχα προβλήματα που έχουν μελετηθεί για επίγειες εγκαταστάσεις. Ο λόγος είναι ότι τα καύσιμα που χρησιμοποιούν τα πλοία είναι υπολείμματα της διαδικασίας παραγωγής ευγενέστερων προϊόντων από τα διυλιστήρια επομένως και οι εκπομπές που προκαλούνται από την καύση τους είναι διαφορετικές από αυτές που προκαλούνται από τα άλλα μέσα μεταφοράς. Αν τα πλοία έπρεπε να κάψουν τα ίδια καύσιμα με άλλα μέσα μεταφοράς τότε θα αυξάνονταν σημαντικά οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ), από τα διυλιστήρια επειδή για να παράγουν το ευγενέστερο καύσιμο, οι διαδικασίες θα ήταν σημαντικά πιο ενεργοβόρες. Από την οικονομική πλευρά, οι σημερινές συνθήκες της αγοράς, οι τιμές των ναυτιλιακών καυσίμων, αλλά και οι τιμές στις ναυπηγήσεις, καθιστούν ως μη επικερδή επένδυση την κατασκευή ενός πλοίου τύπου eco, ωστόσο σε μεσοπρόθεσμο ορίζοντα και εφόσον οι συνθήκες της αγοράς καλυτερεύσουν, το μέλλον φαίνεται ότι ανήκει στα «πράσινα» πλοία.tο premium σήμερα για έναν πλοιοκτήτη από την εξοικονόμηση καυσίμων μπορεί να φτάσει το 25%. Ωστόσο, υπό τις παρούσες συνθήκες στη ναυλαγορά, τις τιμές των καυσίμων και τις αξίες ναυπήγησής πλοίων μια τέτοια επένδυση δεν κρίνεται επικερδής.επομένως συμπερένεται ότι ΕCO σημαίνει: ECOlogical και ECOnomical. 5.1 Αιολική Ενέργεια Πριν από την έλευση της ατμομηχανής, τα ιστία μονοπώλησαν την ανοικτή θάλασσα, προωθώντας σχετικά μικρά πλοία με μεγάλα πληρώματα. Ούτως η άλλως, ο άνεμος είναι μια άμεσα διαθέσιμη, αν και με διακυμάνσεις, ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που είναι πλήρως κατανοητή. Τα σημαντικότερα μειονεκτήματα είναι οι διακυμάνσεις στην ισχύ του ανέμου και η δυσκολία στην αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού πρόωσης όταν η πλεύση γίνεται μέσα ή κοντά στον άνεμο. Οι τρέχουσες πρωτοβουλίες περιλαμβάνουν την υιοθέτηση ενός αριθμού διαφορετικών τύπων των τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στοχεύοντας σε ένα φάσμα τύπων πλοίων από μικρά πλοία village scale πλοία έως μεγάλους μεταφορείς φορτίων, τόσο ως κύρια όσο και βοηθητική μηχανή πρόωσης. Η πρόωση από τον άνεμο, μπορεί να περιλαμβάνει τη χρήση τεχνολογιών με μαλακά πανιά, σταθερά πανιά, ρότορες, πανιά τύπου χαρταετού, και ανεμογεννήτριες. 91

92 5.1.1 Μαλακά Πανιά Τα συμβατικά μαλακά πανιά προσφέρουν μια αποδεδειγμένη, ώριμη τεχνολογία, ικανή να εκμεταλλευτεί άμεσα την προωθητική δύναμη του ανέμου. Η τεχνολογική πρόοδος στη βιομηχανία των super yachts καθώς και των αγωνιστικών yacht μπορεί να ενσωματωθεί και στη βιομηχανική χρήση. Τα ιστία μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως πρωτεύον είτε ως βοηθητικό σύστημα πρόωσης και μπορούν να τοποθετηθούν είτε μετασκευάζοντας υπάρχοντα πλοία είτε να ενσωματωθούν σε νέα κατασκευαστικά σχέδια. Όπως αναφέρθηκε και νωρίτερα αυτήν την στιγμή οι ηγέτες της αγοράς είναι το Greenheart, το B9 Shipping και το Ecoliner των Dykstra/Fair Transport. Τα δυο τελευταία σχέδια χρησιμοποιούν εκδοχές συστημάτων Dyna-Rig ( τα οποία έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς στο super yacht Maltese Falcon) που λειτουργούν και χειρίζονται αυτόματα από την γέφυρα, καθιστώντας ευκολότερο να αξιοποιηθεί ο άνεμος στο μέγιστο, κρατώντας το μέγεθος του πληρώματος σε αριθμούς αντίστοιχους με τα πλοία που κινούνται με ορυκτά καύσιμα και επιτρέποντας ευκολότερη πρόσβαση για φόρτωση και εκφόρτωση φορτίων. Το φορτηγό πλοίο του Greenheart συνδυάζει έναν πιο συμβατικό συνδυασμό φλόκου και μαΐστρας. Εικόνα 39: Πλοία με Μαλακά Πανιά, πηγή: Η ιταλική καινοτόμος εταιρεία Seagate, έχει πατεντάρει αναδιπλώμενα δελτοειδή wing sails για μετασκευή σε υπάρχοντα πλοία (Ro-Ro, container ships, car carriers). Υπάρχουν επίσης ποικίλες διαμορφώσεις εξάρτισης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μικρής κλίμακας φορτηγά και καταμαράν για τοπική χρήση, ειδικά σε νησιωτικές περιοχές ή σαν βοηθητικά συστήματα πρόωσης σε ευρύ φάσμα υφιστάμενων μικρής κλίμακας συμβατικά μηχανοκίνητα σκάφη. 92

93 5.1.2 Σταθερά πανιά Τα σταθερά πανιά είναι ουσιαστικά άκαμπτα «φτερά» σε περιστρεφόμενο κατάρτι. Οι τρέχουσες προτάσεις περιλαμβάνουν χρήση σε μεγάλα πλοία (π.χ. UT Wind Challenger και EffShip project που χρησιμοποιεί άκαμπτα πανιά ικανά μουδαρίσματος και τηλεσκοπικά κατάρτια για έντονη κακοκαιρία και κατάστασης εντός λιμένα. Ποικίλες μορφές σταθερών πανιών έχουν προταθεί από τα πρώτα Ιαπωνικά πειράματα τη δεκαετία του Ανάμεσά τους το Walker Wingsail, το οποίο τοποθετήθηκε στο 6500 dwt Ashington, το Οι δοκιμές τότε δεν επέδειξαν ουσιαστική εξοικονόμηση πόρων και εκτός αυτού, κάποια τεχνολογικά εμπόδια με την συγκεκριμένη προσέγγιση δεν έχουν ξεπεραστεί μέχρι σήμερα. Μια βρετανική εταιρεία η Oceanfoil, έχει επανεξετάσει την χρήση των wing sails και προσφέρει μια νέα πατέντα για ένα αναθεωρημένο και βελτιωμένο σχέδιο που είναι διαθέσιμο για μετασκευή από τις αρχές του τρέχοντος έτους (2015) (oceanfoil.com/technology). Παραδείγματα εφαρμογής της συγκεκριμένης τεχνολογίας παρουσιάζονται στην εικόνα. Εικόνα 40: Πλοία με Σταθερά Πανιά, πηγή: Υποσχόμενα, νέα εμπορικά σχέδια προσαρμόστηκαν από τον κλάδο των αγωνιστικών yacht και αναπτύσσονται από την Propelwind (propelwind.com). Η Αυστραλιανή εταιρεία, OCIUS Technology Ltd, χρησιμοποιεί σταθερά πανιά σε συνδυασμό με φωτοβολταϊκά πάνελς για να τροφοδοτήσει ενεργειακά harbor ferries. Η OCIUS έχει πρόσφατα κατοχυρώσει μια μοναδική μορφή σταθερών πανιών ικανών να διπλώνουν για να μπορούν να αντιμετωπίσουν διάφορες καταστάσεις του ανέμου. Η εταιρεία προβλέπει ότι αυτή η τεχνολογία θα είναι χρησιμοποιήσιμη σε σύγχρονα πλοία όλων των μεγεθών. Το πρωτότυπο σχέδιο της νορβηγικής LadeAS (ladeas.no) με την ονομασία Vindskip αποτελεί ένα υβριδικό εμπορικό πλοίο με πρωτεύον σύστημα πρόωσης που χρησιμοποιεί LNG για καύσιμο και αεροδυναμικό κύτος που λειτουργεί ως γιγαντιαίο ιστίο. 93

94 5.1.3 Ρότορες- ECOFlettner Οι ρότορες Flettner εκμεταλλεύονται το Φαινόμενο Magnus, που δημιουργείται όταν ο αέρας περνά πάνω από ένα ήδη περιστρεφόμενο κύλινδρο, για να προκαλέσουν πρόωση. Επιβεβαιώθηκε αρχικά την δεκαετία του 1920 σε έναν αριθμό πλοίων, ένα εκ των οποίων ήταν και το 3000 dwt Barbara. Η τεχνολογία είχε ξεχαστεί σε μεγάλο βαθμό, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1980 όταν ο διάσημος ωκεανογράφος Capt. Jacques Cousteau και η ομάδα του παρουσίασαν το Turbosail, στο ερευνητικό τους σκάφος Alcyone. Το 1985 μια αμερικανική εταιρεία ή Windship Corporation, δημοσιοποίησε τα ευρήματα από μια λεπτομερή ανάλυση 75 τροφοδοτούμενων ενεργειακά από τον άνεμο εξεδρών υποστηριζόμενα από εκτεταμένες δοκιμές, συμπεραίνοντας ότι οι ρότορες είχαν μακράν τη μεγαλύτερη δυναμική εξέλιξης. Εικόνα 41: Πλοίο Barbara με 3 ρότορες, δεκαετία του 1920,πηγή: Ο σχεδιασμός του E-Ship 1 βασίζεται σε μια παλαιότερη ιδέα που υλοποιήθηκε από το τμήμα έρευνας και ανάπτυξης της Enercon: συνδυάζει την αεροδυναμική με τη ναυπηγική με στόχο την εξοικονόμηση καυσίμου, που σύμφωνα με τις πρώτες εκτιμήσεις αναμένεται να ξεπερνά το 25%.Το επαναστατικό φορτηγό πλοίο της Enercon E-Ship 1 επέστρεψε από το ναυπηγείο μετά την ολοκλήρωση των εργασιών βαφής και εισήλθε στη φάση των δοκιμών. Ακολούθησε έλεγχος από τον νηογνώμονα Germanischer Lloyd και στη συνέχεια το πλοίο ρυμουλκήθηκε για πρώτη φορά για δοκιμές βόρεια του Μπόρκουμ. Πριν τη ρυμούλκηση δεν είχαν ολοκληρωθεί επιτυχώς οι δοκιμές σταθερότητας στο λιμένα του Έμντεν και οι διεξοδικοί έλεγχοι στα εξαρτήματά του. Μεταξύ άλλων καινοτομιών, στο E-Ship 1 περιλαμβάνονται για πρώτη φορά τέσσερις ρότορες πλεύσης (κάθετοι περιστροφικοί κύλινδροι) που ενεργοποιούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες, οι οποίοι σε συνδυασμό με τον άνεμο παρέχουν ώση παρόμοια με αυτή των συμβατικών πλοίων αλλά δέκα φορές πιο αποτελεσματική. Τη δεκαετία του 1920 η τεχνολογία αυτή δοκιμαζόταν ήδη με επιτυχία από τον Anton Flettner, αλλά πέρασε στην αφάνεια από τη στιγμή που εμφανίστηκαν οι κινητήρες ντίζελ. Στο τμήμα «Νέων Τεχνολογιών» της Enercon η τεχνολογία αυτή αποτέλεσε αντικείμενο ευρείας μελέτης. 94

95 Ο τελικός σχεδιασμός του E-Ship 1 αναπτύχθηκε μετά από εκτεταμένους υπολογισμούς, δοκιμές με ρότορες επί του εδάφους και προσομοιώσεις σε αεροσήραγγες. «Οι ρότορες σε συνδυασμό με καινοτόμα στοιχεία αποσκοπούν στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμων. Σε σύγκριση με τα συμβατικά πλοία, μειώνουν σημαντικά το ποσό των ρύπων ανά μεταφερόμενο τόνο», δήλωσε ο Rolf Rohden, επικεφαλής του Τμήματος Μηχανικών Άλλη σημαντική εξέλιξη όσον αφορά τη λειτουργία με ρότορες πλεύσης είναι ο πρωτοποριακός σχεδιασμός της προπέλας/έλικα. Για τη λήψη πραγματικών και πιστών τιμών αναφοράς, το E-Ship 1 υπέστη εντατικούς ελέγχους την περίοδο των δοκιμών, κατά τη διάρκεια της οποίας λειτουργούσε τόσο με συμβατική προπέλα/έλικα όσο και με προπέλα/έλικα σχεδιασμένη από την Enercon. Κατά την ανάπτυξη της γεωμετρίας του έλικα και της προπέλας οι σχεδιαστές μηχανικοί του τμήματος Νέων Τεχνολογιών χρησιμοποίησαν τη μεγάλη εμπειρία τους στη μηχανική των ρευστών, που βρίσκει κυρίως εφαρμογή στα πτερύγια ανεμογεννητριών και υδροστροβίλων. Πολύ σημαντική ήταν και η συμβολή του Γερμανικού Ομοσπονδιακού Ιδρύματος Περιβάλλοντος (Deutsche Bundesstiftung Umwelt), το οποίο στήριξε το ερευνητικό έργο ανάπτυξης του ρότορα και της προπέλας πλεύσης. Πίνακας 3: τεχνικά χαρακτηριστικά για το φορτηγό πλοίο της Enercon E-Ship 1, πηγή Marine Traffic, ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΗΚΟΣ 130 μ. ΠΛΑΤΟΣ 22,5 μ. ΒΥΘΙΣΜΑ 6-9 μ. ΦΟΡΤΩΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ tdw/9700 tdw ΤΑΧΥΤΗΤΑ 17,5 κ. ΙΣΧΥΣ ΜΗΧΑΝΗΣ 2x KW ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ m 3 ΠΡΟΤΥΠΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Ice class E3 95

96 5.1.4 Πανιά τύπου Χαρταετού - Skysail Τα πανιά τύπου χαρταετού, συνδέονται στην πλώρη του πλοίου και λειτουργούν σε υψόμετρο ώστε να μεγιστοποιούνται οι ταχύτητες του ανέμου όπως φαίνεται στην εικόνα. Ένας μικρός αριθμός καινοτόμων εταιριών υποστηρίζει αυτήν την τεχνολογία για πάνω από μια δεκαετία. Το 2008 το MS Beluga Skysails ήταν το πρώτο παγκοσμίως εμπορικό πλοίο μεταφοράς container το οποίο μερικώς κινείται από ένα πανί τύπου χαρταετού, επιφάνειας 160 τ.μ. (skysails.info) Εικόνα 42: Πανιά τύπου χαρταετού. Skysails,πηγή: Το σύστημα της SkySails είναι αυτοματοποιημένο όσον αφορά τη διεύθυνση του αετού και της προσαρμογής του ίχνους πτήσης του και απαιτεί ελάχιστες ενέργειες από το πλήρωμα. Όλες οι πληροφορίες που σχετίζονται με τη λειτουργία του συστήματος εμφανίζονται στην οθόνη του σταθμού εργασίας στη γέφυρα του πλοίου. Η Cargill υπέγραψε συμφωνία με τη SkySails GmbH & Co KG που αφορά τη χρήση τεχνολογίας αιολικής ενέργειας για την πρόωση του πλοίου, η οποία διασφαλίζει τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στον τομέα της ναυτιλίας. Η SkySails, με έδρα το Αμβούργο, έχει αναπτύξει μια καινοτόμο τεχνολογία: έναν αετό που πετά μπροστά από το πλοίο και παράγει ενέργεια πρόωσης που εξασφαλίζει μείωση της κατανάλωσης καυσίμων μέχρι και 35% σε ιδανικές συνθήκες πλεύσης. Τον Δεκέμβριο του 2012 η Cargill εγκαταστήσε τον αετό της SkySails σε ένα «μικρού» μεγέθους πλοίο, μεταξύ και τόνων dwt, που η εταιρεία χρησιμοποιεί για μακροχρόνια ναύλωση, το οποίο αποτελέσει το μεγαλύτερο πλοίο στον κόσμο που κινείται από αετό αυτού του τύπου. Ο αετός της SkySails έχει συνδεθεί στο πλοίο με ένα «καλώδιο» και ελέγχεται αυτόματα από έναν υπολογιστή για τη μέγιστη αξιοποίηση του ανέμου. Ο αετός λειτουργεί σε ύψος μεταξύ 100 και 420 μ. «Εδώ και αρκετό καιρό αναζητούσαμε ένα έργο που θα προωθούσε περιβαλλοντικά ορθές πρακτικές εντόςτου ναυτιλιακού κλάδου», δήλωσε ο επικεφαλής μεταφορών της Cargill κ. G.J. van den Akker. «Ο κλάδος της ναυτιλίας υποστηρίζει σήμερα το 90% των διεθνών εμπορικών μεταφορών. Σε έναν κόσμο περιορισμένων πόρων, η περιβαλλοντική ευαισθησία ωφελεί την επιχειρηματική λογική. Ως ένας από τους 96

97 μεγαλύτερους ναυλωτές του κόσμου στο ξηρό χύδην φορτίο, παίρνουμε αυτή τη δέσμευση πολύ στα σοβαρά. Εκτός από τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, η τεχνολογία της SkySails στοχεύει σε σημαντική μείωση της κατανάλωσης καυσίμου και του κόστους. Είμαστε πολύ εντυπωσιασμένοι με αυτή την τεχνολογία και το να δούμε τηνεγκατάστασή της σε ένα από τα ναυλωμένα πλοία μας αποτελεί το πρώτο βήμα σε μια εν εξελίξει μακροπρόθεσμη εταιρική σχέση». «Είμαστε ενθουσιασμένοι που η Cargill θα είναι η πρώτη εταιρεία που θα χρησιμοποιήσει την τεχνολογία μας, στο πλαίσιο της δέσμευσής της να συμβάλει στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στον κλάδο της ναυτιλίας», δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος της SkySails κ. Stephan Wrage. «Η τεχνολογία μας πρόκειται σύντομα να χρησιμοποιηθεί σε μικρού μεγέθους πλοίο για πρώτη φορά, το οποίο θα μας βοηθήσει να δούμε τις δυνατότητές της για ενσωμάτωση σε μεγαλύτερα πλοία στο μέλλον». Σύμφωνα με μελέτη του IMO, από την ευρεία εφαρμογή της τεχνολογίας της SkySails στον εμπορικό στόλο κάθε χρόνο θα μπορούσαν να εξοικονομηθούν εκπομπές έως 100 εκατομμυρίων τόνων διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Εικόνα 43: Πλοίο με το σύστημα της SkySails, πηγή: Ηλιακή Ενέργεια Φωτοβολταϊκά Οι εφαρμογές φωτοβολταϊκών χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από φωτοβολταϊκές κυψέλες. Όλες οι εξελίξεις σε αυτήν την ραγδαία εξελισσόμενη τεχνολογία είναι διαθέσιμες για χρήση στις μεταφορές στην ναυτιλία. Οι πρωτεύοντες περιορισμοί είναι η έλλειψη αρκετής επιφάνειας ώστε να τοποθετηθούν τα φωτοβολταϊκά πάνελς αλλά και τα συστήματα αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας. Πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας προσφέρουν μεγαλύτερες δυνατότητες και καλύτερες προοπτικές για συστήματα 97

98 πρόωσης στα πλοία οι οποίες θα τροφοδοτούνται ενεργειακά από φωτοβολταϊκά βραχυπρόθεσμα, αλλά λύσεις που τα βασικά συστήματα πρόωσης θα τροφοδοτούνται αποκλειστικά από φωτοβολταϊκά απαιτούν περεταίρω εξελίξεις και τεχνική ανάπτυξη και είναι πιθανόν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε σχετικά μικρά πλοία. Το σχέδιο Greenheart για ένα εμπορικό πλοίο ολικής χωρητικότητας 220 τόνων, προτείνει την χρήση μπαταριών μόλυβδου οξέος, οι οποίες θα φορτίζονται από φωτοβολταϊκά, και θα παρέχουν βοηθητική πρόωση στο κύριο σύστημα. Οι μπαταρίες ίσως προσφέρουν μια πιθανή υβριδική λύση σε συνδυασμό με άλλες καταστάσεις πρόωσης για κάποια μικρά ή και μεσαίου μεγέθους πλοία, με την προϋπόθεση ότι η επαναφόρτισή τους δεν θα αυξάνει την παραγωγή άλλων επιβλαβών εκπομπών. Το σχέδιο SolarSailor της OCIUS Technology χρησιμοποιεί υβριδικά σταθερά πανιά σε συνδυασμό με συστοιχίες φωτοβολταϊκών πάνελς τόσο στα ιστία όσο και στο κατάστρωμα. Αυτά έχουν σαν αποτέλεσμα εμπορικώς ανταγωνιστικά harbor ferries στην Αυστραλία, το Χονγκ Κονγκ και την Σανγκάη, και δημιουργούν προσδοκίες για χρήση σε μεγαλύτερα πλοία. Με έδρα την Ιαπωνία, η Eco Marine Power (ecomarinepower.com) αναπτύσσει ένα μεγάλο σύστημα με ηλιακά ιστία Aquarius MRE (Marine Renewable Energy) για δεξαμενόπλοια και φορτηγά. Η πρόταση της WWL με την ονομασία E/S Orcelle, ένα πλοίο μηδενικών εκπομπών ρύπων που μεταφέρει αυτοκίνητα, περιλαμβάνει ένα παρόμοιο σετάρισμα με ηλιακά πάνελς ενσωματωμένα σε σταθερά πλευρικά ιστία που μπορούν να παράγουν ενέργεια ως πανιά ή οριζοντίως ως ηλιακά πάνελ στο κατάστρωμα. Το Auriga Leader project των NYK και Nippon Oil Corporation, to 2008/09 μετασκευάστηκε και 328 φωτοβολταϊκά πάνελς τοποθετήθηκαν στο gt πλοίο που μεταφέρει αυτοκίνητα, προσφέροντας 40 kilowatts ενέργειας, που αποτελούν 10% της ενέργειας του πλοίου όταν είναι stationary in dock. Ήταν επίσης το πρώτο πλοίο που μεταφέρει την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τα πάνελς απευθείας στο κύριο ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου. Τα ηλιακά πάνελς παρήγαγαν για το πλοίο, 1.4 φορές περισσότερη ενέργεια στην ανοιχτή θάλασσα από ότι όταν ήταν αραγμένο στο λιμάνι του Τόκιο, αλλά η συνολική συνεισφορά στην ισχύ πρόωσης του πλοίου είναι ελάχιστη. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν δυνατότητες όταν χρησιμοποιούνται για την φόρτιση συστημάτων μπαταριών, τα οποία με τη σειρά τους υποστηρίζουν επαναφορτιζόμενες μονάδες ηλεκτρικής πρόωσης για μικρότερης κλίμακας ferries, αλλά αυτό είναι εφαρμόσιμο μόνο σε υπερβολικά μικρά ταξίδια. Έχει επίσης εφαρμογές στην βελτίωση άλλων πηγών παροχής ηλεκτρικής ενέργειας για το μεγαλύτερο τμήμα της παράκτιας υποδομής. Για να εκμεταλλευτούμε στο μέγιστο τα οφέλη. Αυτός ο τύπος χρήσης πρέπει να συνδυαστεί με τεχνολογίες εξοικονόμησης ενέργειας και χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Η ηλιακή (μαζί με την κυματική και την αιολική ενέργεια) ίσως έχει έναν σημαντικό ρόλο να διαδραματίσει στο μέλλον παρέχοντας την αρχική ενέργειας για το διαχωρισμό υδρογόνου από το θαλασσινό νερό για χρήση σε τεχνολογίες κυψελών καυσίμου υδρογόνου. 98

99 Εικόνα 44: Υβριδικά συστήματα με σταθερά πανιά και φωτοβολταϊκά. Από αριστερά προς τα δεξιά. 1) Aquarius MRE της Eco Marine Power, 2) Solar Sailor της OCIUS Technology, 3) Auriga Leader της NYK 5.3 Κυματική Ενέργεια Τα τρέχοντα σχέδια μονάδων κυματικής ενέργειας δείχνουν ότι θα χρειαστεί ένα εντελώς νέο design concept ώστε να καταστεί άμεσα εφαρμόσιμη για τις ανάγκες του κλάδου της ναυτιλίας. Ο μικρός αριθμός των κατασκευαστών στο συγκεκριμένο πεδίο προσπαθεί να μάθει από την βιολογία και να μιμηθεί τον τρόπο με τον οποίο τα δελφίνια και τα πελαγικά ψάρια χρησιμοποιούν μυϊκή ενέργεια σε θαλάσσια περιβάλλοντα. Το φιλόδοξο E/S Orcelle μεταφοράς αυτοκινήτων της εταιρείας Wallenius Wilhelmsen Logistics (WWL), χρησιμοποιεί μια σειρά 23 υποβρύχιων flaps (πτερύγια), εμπνευσμένων από τις κινήσεις των ουρών των δελφινιών Irrawaddy, για να αξιοποιήσουν και να μετατρέψουν την κυματική ενέργεια στον ωκεανό και να δημιουργήσουν πρόωση αλλά και για να παράγουν ηλεκτρική και υδραυλική ενέργεια για να τροφοδοτήσουν τα συστήματα του πλοίου. Εικόνα 45: Το πλοίο E/S Orcelle,πηγή: Wallenius Wilhelmsen, 99

100 Το E / S Orcelle είναι ένα πλοίο με μηδενικές εκπομπές αερίων και αυτό οφείλεται στον πρωτοποριακό του σχεδιασμό. Τα κύρια ζητήματα σχεδιασμού συμπεριλαμβάνουν: Χρησιμοποίηση του ήλιου, του άνεμου και των κυμάτων για την εκκίνηση των γεννητριών ενέργειας που περιλαμβάνουν κυψέλες καυσίμου Βελτιστοποίηση της χωρητικότητας φορτίου και μείωση της ενεργειακής κατανάλωση ανά μεταφερόμενη μονάδα. Εξάλειψη προβλημάτων που σχετίζονται με το έρμα, χάρη στον νέο σχεδιασμό της γάστρας του. Οι πρώτες εργασίες για το E / S Orcelle ξεκίνησε το 2004 και συνεχίζουν. Με τη χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας και την εξάλειψη των εκπομπών, το Ε / S Orcelle θα συμβάλει στην προστασία των θαλάσσιων οικοσυστημάτων καθώς και της ατμόσφαιρα της γης. Η Wallenius Wilhelmsen προβλέπει η ημερομηνία παράδοσης του, φιλικού προς το περιβάλλον πλοίο, θα είναι το Το E / S Orcelle τροφοδοτείται από τη λογική αξιοποίηση της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Αυτοί πηγές ενέργειας θα περιλαμβάνουν την ηλιακή ενέργεια, αιολική ενέργεια και της ενέργειας των κυμάτων, και θα χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με ένα σύστημα κυψελών καυσίμου που τροφοδοτείται με υδρογόνο. Μερικά από τα υδρογόνο για τις κυψέλες καυσίμου θα παράγονται επί του σκάφους από την ηλιακή, αιολική και κυματική ενέργεια. Τα μόνα υποπροϊόντα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από κυψέλες καυσίμου είναι το νερό και η θερμότητα. Σύμφωνα με τον ΙΜΟ, το θαλάσσιο έρμα είναι μία από τις τέσσερις μεγάλες απειλές για τους ωκεανούς. Το E / S Orcelle θα εξαλείψει αποτελεσματικά αυτή την απειλή, εξαλείφοντας την ανάγκη για θαλάσσιο έρμα. Χάρη στο σχεδιασμό της γάστρας του σκάφους και η εξάλειψη της παραδοσιακής προπέλας και πηδαλίου, δεν θα απαιτείται η άντληση έρματος επί του σκάφους. Το E / S Orcelle θα είναι σε θέση να μεταφέρει μέχρι και αυτοκίνητα σε οκτώ καταστρώματα φορτίου. Τρία από τα καταστρώματα θα είναι ρυθμιζόμενα για να φιλοξενήσουν φορτίο με διαφορετικά ύψη και βάρη. Βέβαια η μέγιστη χωρητικότητα του είναι τόνοι και ζυγίζει Η χρήση του αλουμινίου και θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά προσφέρουν αυτά τα διακριτά πλεονεκτήματα σε σχέση με κοινούς χάλυβες άνθρακα: Υψηλή Αντοχή Λιγότερη Συντήρηση Εύκολη Διαμόρφωση Μικρότερο Βάρος Ανθεκτικότητα στην Κόπωση Ευκολία στην Ανακύκλωση του 100

101 Η σταθερότητα που προσφέρει το κύτος του και τα πτερύγια του, σε συνδυασμό με τη χρήση των νέων συστημάτων πρόωσης, θα εξαλείψει την ανάγκη για το σκάφος να αναλάβει και να απελευθερώσει το θαλάσσιο έρμα. Επιπλέον, ο σχεδιασμό της γάστρας θα συμβάλει στη βελτίωση της χρησιμοποίηση της ενέργειας και την καθαρή ροή του νερού γύρω από το σκάφος. Εικόνα 46: Χαρακτηριστικά του πλοίου,πηγή: Wallenius Wilhelmsen, 101

102 5.4 Triality Concept Το νέο concept πλοίου μεταφοράς αργού πετρελαίου, που ονομάζεται Triality, προέκυψε μέσω μιας σχεδιαστικής καινοτομίας του DNV. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, εκπληρώνει τρεις βασικούς στόχους: υπερτερεί στον περιβαλλοντικό τομέα έναντι ενός συμβατικού πλοίου αργού πετρελαίου, οι νέες λύσεις του είναι εφικτές και βασίζονται σε γνωστές τεχνολογίες, επίσης είναι οικονομικά ελκυστικό σε σύγκριση με τα συμβατικά δεξαμενόπλοια μεταφοράς αργού πετρελαίου που λειτουργούν με βαρύ μαζούτ. Ο διευθύνων σύμβουλος του DNV κ. Henrik O. Madsen παρουσίασε στο Λονδίνο το νέο concept στην έκδοση VLCC δηλώνοντας: «Είμαι πεπεισμένος ότι το φυσικό αέριο θα γίνει το κυρίαρχο καύσιμο για τα εμπορικά πλοία. Μέχρι το 2020, η πλειοψηφία των ιδιοκτητών θα παραγγείλουν πλοία που μπορούν να λειτουργούν με υγροποιημένο φυσικό αέριο (LNG). Ως κορυφαίος νηογνώμονας, ο DNV έχει σημαντικό ρόλο στην εξεύρεση φιλικότερων προς το περιβάλλον λύσεων για τη ναυτιλιακή βιομηχανία. Είμαι περήφανος για ό,τι έχει επιτευχθεί για το τμήμα πετρελαιοφόρων αργού πετρελαίου μέσω αυτού του καινοτόμου προγράμματος.» ΛΙΓΟΤΕΡΟ ΒΛΑΒΕΡΟ ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Το Triality στην έκδοση VLCC, σε σύγκριση με ένα συμβατικό VLCC ίδιου επιχειρησιακού εύρους: εκπέμπει κατά 34% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα εξαλείφει εντελώς την ανάγκη για θαλάσσιο έρμα εξαλείφει εντελώς την απόρριψη των ατμών φορτίου (VOCs) χρησιμοποιεί 25% λιγότερη ενέργεια Μειώνονται επίσης οι επιπτώσεις στην υγεία των ανθρώπων που ζουν κοντά σε πολυσύχναστες θαλάσσιες οδούς και λιμάνια, καθώς οι εκπομπές μονοξειδίων του αζώτου μειώνονται κατά 80%, ενώ οι εκπομπές μονοξειδίων του θείου και αιωρούμενων σωματιδίων μειώνονται κατά τουλάχιστον 95%. Το νέο concept δεξαμενόπλοιου προβλέπει δύο αργόστροφες, υψηλής πίεσης κύριες μηχανές διπλού καυσίμου, που τροφοδοτούνται με υγροποιημένο φυσικό αέριο, με το ναυτικό πετρέλαιο να αποτελεί πιλοτικό καύσιμο. Εικόνα 47:Το Triality στην έκδοση VLCC, πηγή: DNV, 102

103 Στην επόμενη φάση ανάπτυξης του Triality θα επανεξεταστεί η χρήση μεσόστροφων μηχανών διπλού καυσίμου και μηχανών καθαρού αερίου. Στο κατάστρωμα, μπροστά από την υπερκατασκευή, βρίσκονται δύο δεξαμενές υπό πίεση τύπου C, χωρητικότητας m3 LNG, που επαρκούν για λειτουργία ναυτικών μιλίων. Οι ηλεκτρομηχανές είναι διπλού καυσίμου (υγροποιημένου φυσικού αερίου και πετρελαίου), ενώ οι βοηθητικοί λέβητες παράγουν ατμό για τις αντλίες φορτίου πετρελαίου που λειτουργούν με ανάκτηση ατμών φορτίου (VOCs). ΧΩΡΙΣ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΕΡΜΑ Παραδοσιακά ένα αφόρτωτο δεξαμενόπλοιο χρειάζεται θαλάσσιο έρμα προκειμένου να πετύχει την πλήρη βύθιση της προπέλας. Η νέα μορφή κύτους σχήματος V και οι διατάξεις των δεξαμενών φορτίου εξαλείφουν εντελώς την ανάγκη για νερό έρματος στην έκδοση VLCC. Θα υπάρχει επίσης πολύ μικρότερη ανάγκη για νερό έρματος σε άλλα είδη δεξαμενόπλοιων μεταφοράς αργού πετρελαίου, όπως Suezmax, Aframax και μικρότερα πλοία. Η γάστρα νέου σχήματος επιτυγχάνει μειωμένη βρεχόμενη επιφάνεια σε ένα ταξίδι μετ επιστροφής και έχει χαμηλότερο συντελεστή εκτοπίσματος, συνεπώς είναι ενεργειακά πιο αποδοτική. Ένα VLCC σε άφορτη κατάσταση μεταφέρει συνήθως έως τόνους θαλασσινού νερού, το οποίο περιέχει οργανισμούς που μπορούν να προκαλέσουν βλάβη όταν απελευθερωθούν σε ξένα οικοσυστήματα. Επιπλέον, πολλά καύσιμα καταναλώνονται μόνο για αυτή τη μεταφορά νερού έρματος. Οι βασικές ανησυχίες των πλοιοκτητών αφορούν κυρίως το ύψος της αρχικής επένδυσης και στη συνέχεια τη συντήρηση των δεξαμενών έρματος κατά τη διάρκεια των επιχειρήσεων. Το Triality VLCC μπορεί να συλλέξει και να υγροποιήσει πάνω από 500 τόνους ατμών φορτίου κατά τη διάρκεια ενός ταξιδίου μετ επιστροφής. Αυτά τα υγροποιημένα αέρια πετρελαίου στη συνέχεια θα αποθηκεύονται στις δεξαμενές του καταστρώματος και έως το ήμισυ θα χρησιμοποιούνται ως καύσιμο για τους λέβητες κατά την εκκένωση του φορτίου, ενώ το υπόλοιπο μπορεί να επιστραφεί στις δεξαμενές φορτίου ή να παραδοθεί στην ακτή κατά την εκφόρτωση. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΚΑΙ ΚΕΡΔΟΦΟΡΟ Όσον αφορά το πρόσθετο κόστος κατασκευής ενός πλοίου Triality και το μειωμένο κόστος λειτουργίας του, το συμπέρασμα του κ. Madsen είναι σαφές: «Είναι δυνατό να αναπτυχθεί ένα περιβαλλοντικά ανώτερο πλοίο και ταυτόχρονα να είναι κερδοφόρο. Σύμφωνα με τις καλύτερες εκτιμήσεις, η ναυπήγηση ενός Triality VLCC σε σύγκριση με ένα συμβατικό VLCC αντιστοιχεί σε πρόσθετη δαπάνη κεφαλαίου της τάξης του 10-15%. Ακόμη και αν περιλάβουμε αυτό το πρόσθετο κόστος, εκτιμούμε ότι το μειωμένο κόστος κύκλου ζωής θα ισοδυναμεί με το 25% του κόστους ναυπήγησης ενός συμβατικού VLCC». «Το Triality είναι ένα concept και ο κατασκευαστής θα πρέπει να προετοιμάσει ένα λεπτομερές σχέδιο πριν από την πρώτη κατασκευή ενός δεξαμενόπλοιου Triality. Το concept του Triality βασίζεται σε γνωστά και αποδεδειγμένα στοιχεία και συστήματα, ως εκ τούτου ένα Triality είναι εφικτό να σχεδιαστεί σήμερα. «Είμαι πεπεισμένος ότι το Triality θα δημιουργήσει μεγάλο ενδιαφέρον στο χώρο των κατασκευαστών πλοίων και των διαχειριστών πετρελαιοφόρων και ότι το πρώτο Triality θα κατασκευαστεί πριν το τέλος του 2014», καταλήγει ο CEO του DNV κ. Henrik O. Madsen. 103

104 Εικόνα 48: Το μηχανοστάσιο του Triality, πηγή: DNV, Απόψεις για τα Eco-Ships Η νέα τάση της παγκόσμιας ναυτιλιακής βιομηχανίας για επενδύσεις εκατομμυρίων δολαρίων σε eco- friendly σκαριά έχει λάβει διαστάσεις «φρενίτιδας», γεγονός που δεν έχει περάσει απαρατήρητο στους ναυλομεσιτικούς οίκους και το οποίο έχει διχάσει τον εφοπλιστικό κόσμο.υπάρχουν πολλές διατυπωμένες απόψεις για τον αν τα eco-ships είναι κερδοφόρα, αν έχουν ρεαλιστικές αποδόσεις σε πραγματικές συνθήκες και αν μπορούν να εφαρμοστούν σε όλα τα πλοία όλες όμως κινούνται σε δύο βασικούς άξονες. Αρχικά αυτοί που τάσσονται ενάντια στην τεχνολογία των eco-ships στηρίζουν την άποψη τους σε τρείς βασικές θέσεις όπως τις ανέπτυξε σε συνέντευξη του ο Γιάννης Κούστας, CEO της Danaos LTD. Πρώτον, πέραν κάποιον δοκιμών σε πειραματικό στάδιο τα eco-ships δεν έχουν αποδείξει ακόμα αν μπορούν να αποδώσουν αυτά που υπόσχονται σε πραγματικές συνθήκες (ταξίδια).δεύτερον, οι καιρικές συνθήκες όπως έχει αποδειχθεί πειραματικά επηρεάζουν πολύ την απόδοση των eco-ships. Έτσι σε ιδανικές καιρικές συνθήκες η απόδοση των eco-ships είναι πλήρης ενώ όσο «χαλάει ο καιρός» πέφτει και η απόδοση μέχρι το σημείο που έχουμε οριακές διαφορές. Τέλος, μετά από μελέτες αποδείχθηκε πώς το να μετατρέψει κανείς ένα παραδοσιακό πλοίο σε eco-type είναι περισσότερο ζημιογόνο από το να κατασκευάσει ένα eco-ship από την αρχή. Όμως υπάρχουν και αυτοί που τάσσονται υπέρ των eco-ships και βασίζουν την στάση τους σε ένα αλλά ισχυρό υπέρ που διατυπώθηκε σε συνέντευξη του Γιουρούκου Γεώργιου, CEO Technomar Shipping Inc. Τα eco-ships και η τεχνολογία που ακολουθούν οδηγούν σε εξοικονόμηση καυσίμων και αυτή με την σειρά της οδηγεί σε εξοικονόμηση χρημάτων και δημιουργία κέρδους στις επιχειρήσεις. 104

105 Η διαφωνία του κ. Γιώργου Γιουρούκου με τον Γιάννη Κούστα έγκειται στο ότι ο ίδιος, όπως υποστηρίζει στην Tradewinds, βλέπει μεγάλες προοπτικές και πλεονεκτήματα στα οικολογικά πλοία. Θεωρεί πως η καθημερινή εξοικονόμηση καυσίμων στα καινούρια σκαριά θα μπορούσε να φτάσει ακόμη και τους 30 τόνους για συγκεκριμένους τύπους πλοίων μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Υπολογίζει ότι καινούρια πλοία χωρητικότητας teu, που έχουν προγραμματιστεί να παραδοθούν το 2013 μπορούν να πετύχουν οικονομία καυσίμων κατά 22,6% σε σύγκριση με ένα πλοίο (6.500 teu) των ήδη υφιστάμενων σχεδίων. Ένα eco- type πλοίο μπορεί εν ολίγοις, σύμφωνα με τον ίδιο, να εξοικονομήσει περίπου δολάρια ημερησίως. Πέραν όμως από αυτά τα επιχειρήματα θα πρέπει κάποιος να εμβαθύνει στην τεχνολογία των eco-ships έτσι ώστε να βγάλει ένα τελικό συμπέρασμα ως προς την κερδοφορία τους και την οικονομία τους. Εικόνα 49, πηγή: 105

106 6 o ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗΣ» 6.1 Μελέτη περίπτωσης εγκατάστασης scrubber σε νεότευκτο πλοίο Η παρούσα μελέτη περίπτωσης θα στηριχθεί σε διαθέσιμα βιβλιογραφικά δεδομένα όπως αυτά καταγράφονται από την Greenship (Greenship, 2012) και αφορούν στην μελέτη περίπτωσης εγκατάστασης scrubber σε νεότευκτο πλοίο και συγκεκριμένα του product tanker MS NordButtarly. Η μελέτη αφορά στην συγκριτική αξιολόγηση του κόστους και των ωφελειών που συνεπάγεται η εγκατάσταση scrubber σε νεόδμητο πλοίο, έναντι της χρήσης MGO ως βασικό καύσιμο χρήσης. Ο Πίνακας 4 συνοψίζει τα χαρακτηριστικά του MS NordButtarly, βάση των οποίων στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η μελέτη αξιολόγησης. Πίνακας 4: Μελέτη περίπτωσης product tanker MS Nord Buttarly Χαρακτηριστικά Πλοίου Ημέρες εν πλω 220 Αναμονή στο Λιμάνι 115 Λιμάνι, ξεφόρτωμα 30 Ισχύς Κύριας kw Μηχανής Συνολική Ισχύς kw Βοηθητικών Μηχανών Κατανάλωση Ενέργειας Πλοίου Κατανάλωση Καυσίμου Κύριας Μηχανής Εν πλω HFO mode 28,7 t/d Κατανάλωση Βοηθητικών Μηχανών Εν πλω MGO mode 27 t/d HFO mode 3,7 t/d MGO mode 3,5 t/d Αναμονή Λιμάνι HFO mode 4,3 t/d MGO mode 4,1 t/d Ξεφόρτωμα στο Λιμάνι Συνολική Κατανάλωση Καυσίμου HFO mode 12,7 t/d MGO mode 11,9 t/d HFO mode t/a 106

107 MGO mode t/a Κοστολόγηση Κόστος HFO 575 $/ton Κόστος MGO 875 $/ton Καυστική Σόδα 200 /ton Συναλλαγματική Ισοτιμία 1,2 $/ SeaWaterScrubber (SWS) FreshWaterScrubber (FWS) Επένδυση & /kw Εγκατάσταση Καυστική Σόδα 0,096 kg/kg HFO Επιπρόσθετη 0,015 0,01 kg/kg HFO Κατανάλωση Καυσίμου Απόθεση 2,825 2,825 kg/ton HFO Κατακαθήσεων Συντήρηση 2,825 2,825 /ton HFO Στηριζόμενη στα δεδομένα της κατανάλωσης καυσίμου, στο λειτουργικό κόστος και στην κοστολόγηση των επιμέρους παραμέτρων εκτιμήθηκε το κόστος λειτουργίας των δύο τεχνολογιών scrubber: (α) θαλασσινού νερού, κλειστού βρόγχου και (β) γλυκού νερού, ανοιχτού βρόγχου για την περίπτωση του MS NordButtarly (x 1000 Euro). Ο ακόλουθος Πίνακας 5 συνοψίζει τους υπολογισμούς που πραγματοποιήθηκαν λαμβάνοντας υπόψη τις προαναφερόμενες παραδοχές. Πίνακας 5: Συγκριτική Κοστολόγηση Τυπολογιών Scrubber (x 1000 Euro) Seawater scrubber Freshwater scrubber Επιπρόσθετο Κόστος 1,662 1,662 χρήσης καυσίμου MGO Κόστος Scrubber Ετήσιο Κόστος Επένδυσης 1,482 1,854 Κατανάλωση Καυστικής Σόδας Κόστος Επιπρόσθετου καυσίμου Κόστος απόθεσης λυματολάσπης Συντήρηση ΣΥΝΟΛΟ 1,586 2,

108 Η αξιολόγηση που επιτεύχθηκε δείχνει ότι το MGO αποτελεί μια προτιμότερη λύση στην περίπτωση του fresh water scrubber. Βέβαια το ετήσιο κόστος για ένα fresh water scrubber είναι επιπλέον του κόστος για την αγορά MGO. Επιπλέον, σε ετήσια βάση η χρήση ενός fresh water scrubber είναι ακριβότερη από την αντίστοιχη ενός seawater, λόγω του υψηλότερου κόστους επένδυσης και των απαιτήσεων για κατανάλωση καυστικής σόδας. Αυτό ίσως αποτελεί μια δικαιολόγηση για τον περιορισμένο αριθμό εγκαταστάσεων fresh water scrubber σε πλοία μέχρι σήμερα. Εξάλλου, η μετέπειτα εγκατάσταση scrubber σε ήδη λειτουργών πλοίο είναι γενικά περισσότερο δαπανηρή από ότι σε ένα νεότευκτο λόγω των απαιτήσεων χώρου, της αναδιάταξης και των τροποποιήσεων του μηχανικού συστήματος ώστε να επιτευχθεί συμβατότητα με τα υπάρχοντα συστήματα. Υπό αυτές τις συνθήκες και εκτιμώντας ένα πρόσθετο κόστος επένδυσης της τάξης των 50/kW, το ετήσιο κόστος εγκατάστασης scrubber με παλιό πλοίο μπορεί να υπερβαίνει το αντίστοιχο νεότευκτου πλοίου κατά τουλάχιστον σε (CE Delft, 2015) Ανάλυση Παραμέτρων Με βάση τη διεθνή βιβλιογραφία η απόσβεση του κεφαλαίου επένδυσης για την εγκατάσταση scrubber επηρεάζεται από μια σειρά παραμέτρους μεταξύ των οποίων οι σημαντικότερες είναι: (α) η διαφορά κόστους μεταξύ μαζούτ (HFO) και MGO, (β) ο αριθμός των ημερών πλεύσης εντός SECA, (γ) η περίοδος απόσβεσης, και (δ) το επενδυτικό κόστος. Οι εκτιμήσεις που πραγματοποιήθηκαν στις προηγούμενες ενότητες υποστηρίζουν ότι το κόστος λοιπών παραγόντων όπως η κατανάλωση καυστικής σόδας, οι επιπλέον απαιτήσεις καυσίμου λόγω αυξημένης πίεσης επιστροφής και αυξημένης κατανάλωσης ενέργειας, το κόστος απόρριψης της παραγόμενης λυματολάσπης, καθώς και το κόστος συντήρησης αποτελούν μάλλον αμελητέα επιβάρυνση αναλογικά με το συνολικό κόστος διαφοροποίησης καυσίμου και το ετήσιο κόστος επένδυσης. Συνεκτιμώντας τις παραπάνω παραμέτρους και βασιζόμενη σε βιβλιογραφικά δεδομένα η CE Delft (2014) ανέπτυξε μια σειρά από σενάρια για την πλήρη κοστολόγηση της εγκατάστασης και λειτουργίας των scrubber για τις δύο περιπτώσεις χρήσης HFO και MGO καύσιμο (Πίνακας 6). Τα σενάρια ορίζονται ως κεντρικό, αισιόδοξο και απαισιόδοξο προκειμένου να αποτυπώσουν το επιχειρηματικό ενδιαφέρον για την τεχνολογία scrubber. Τα δεδομένα κοστολόγησης 108

109 του καυσίμου βασίζονται σε αναφορές της AMEC (2013) και αποτυπώνουν ως ακραίες περιπτώσεις τα χαμηλά επίπεδα τιμών στις αρχές Φεβρουαρίου 2015 και τα υψηλά επίπεδα τιμών τον Αύγουστο του Πίνακας 6: Σενάρια αξιολόγησης των παραμέτρων ελέγχου Αισιόδοξο Κεντρικό Απαισιόδοξο Τιμή Καυσίμου ($/tone) HFO MGO 1,200 (8/2008) 875 (1/2014) 520 (2/2015) Μέρες εντός SECA Πλεύσιμες Harbour, idling Harbour, unloading Περίοδος 3,5 2,5 1,5 Απόσβεσης (χρόνια) Κόστος Επένδυσης Scrubber ( /kw) Πηγή: CE Delft (2014). Η κεντρική υπόθεση για τον αριθμό πλεύσιμων ημερών στη θάλασσα έχει ληφθεί από την έκθεση της Greenship (2012). Η υψηλή εκτίμηση αντιπροσωπεύει την περίπτωση κατά την οποία ο αριθμός των ενεργών ημερών είναι υψηλότερος (π.χ. στο πλαίσιο κάποιας σύμβασης), ενώ η χαμηλή εκτίμηση αφορά στην περίπτωση πολύ περιορισμένου αριθμού πλεύσιμων εντός SECA. Η εκτίμηση για τον χρόνο απόσβεσης βασίζεται στην αναφορά των CE Delft, ICCT και JS & A Environmental Services and Navigistic Consulting (2011) ότι «μια περίοδος απόσβεσης των 4 ετών αξιολογείται από τη ναυτιλιακή βιομηχανία ως μη επαρκές οικονομικό κίνητρο». Με αυτό το δεδομένο τα τρία σενάρια που αναπτύχθηκαν όρισαν ως κεντρική τιμή τα 2,5 χρόνια, ενώ ως ακραίες τιμές τα 3,5 (υψηλότερη) και το 1,5 (χαμηλότερης) διάρκειας αποπληρωμής αντίστοιχα. Τέλος, όσον αφορά στο ύψος του επενδυτικού κόστους αυτό όπως είναι προφανές διαφοροποιείται ανάλογα με τις συνθήκες της αγοράς, το μέγεθος της κλίμακας κέρδους, αλλά και την ευκολία εγκατάστασης του συστήματος scrubber σε ένα πλοίο. Τα σενάρια στοιχειοθετήθηκαν με βάση το εύρος των διαθέσιμων επενδυτικών στοιχείων (CE Delft, 2014). 109

110 Γράφημα 8: Ετήσιο όφελος εγκατάστασης scrubber σε σχέση με τη χρήση MGO (σε 1000 ) Πηγή: CE Delft (2015). Η συγκριτική αξιολόγηση των τριών σεναρίων παρουσιάζεται γραφικά στα Γραφήματα 8 και 9. Συγκεκριμένα το Γράφημα 8 απεικονίζει την συνδυασμένη επίδραση των υψηλών και χαμηλών τιμών αποσβέσεων και επενδύσεων, της διαφοροποίησης στην τιμή των καυσίμων και των ημερών πλεύσης εντός της SECA. Η επίτευξη θετικής ισορροπίας προϋποθέτει ένα θετικό επιχειρηματικό ενδιαφέρον για την αγορά και εγκατάσταση της τεχνολογίας scrubber. Παρα ταύτα τα γραφήματα δείχνουν ότι βασική μεταβλητή ελέγχου είναι ο χρόνος απόσβεσης ο οποίος όπως αναφέρθηκε πρωτύτερα επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό και το επιχειρηματικό ενδιαφέρον. Συγκεκριμένα, στην περίπτωση που οι πλοιοκτήτες στοχεύουν στην απόσβεση της επένδυσης εντός 1,5 έτους η κοστολόγηση της εγκατάστασης είναι περίπου 2 εκατομμύρια ευρώ ετησίως περισσότερο από την επιλογή απόσβεσης σε 3,5 έτη. Όσον αφορά τις συνθήκες που ορίζουν το βασικό σενάριο η ανάλυση των δεδομένων αναδεικνύει ως επίσης σημαντικό παράγοντα το ύψος στη διαφοροποίηση της τιμής μεταξύ των δύο ελεγχόμενων καυσίμων σε συνδυασμό με τον αριθμό πλεύσιμων ημερών εντός SECA. Ειδικότερα η απόκλιση της τιμής σε σχέση με το έτος 2008 (optimistic scenario) συνεπάγεται θετικές επιχειρηματικές συνθήκες εν αντιθέσει με 110

111 τις τιμές του 2015 (pessimistic scenario). Όμως τουλάχιστον η διακύμανση των τιμών πετρελαίου είναι μια παράμετρος με υψηλή αβεβαιότητα η οποία μπορεί δύσκολα να προβλεφθεί ειδικά λόγω των παρόντων οικονομικών και πολιτικο-κοινωνικών συνθηκών. Συμπερασματικά, εν αντιθέσει με τον χρόνο απόσβεσης που υπόκειται καθαρά στην επιλογή του πλοιοκτήτη, η διακύμανση των τιμών καυσίμου και τα συμβόλαια του πλοίου τα οποία καθορίζουν τον αριθμό πλεύσιμων ημερών εντός SECAs αποτελούν παραμέτρους που συνεκτιμούνται δύσκολα όταν πρόκειται για πρώιμες επενδυτικές αποφάσεις. Υπό τιε τρέχουσες συνθήκες περιορισμένης απόκλισης στην τιμή μεταξύ των δύο καυσίμων MGO και HFO, η αγορά των scrubber έχει μάλλον παγώσει και πολλοί πλοιοκτήτες έχουν αναβάλει προς το παρόν τα επενδυτικά τους σχέδια. Τα σενάρια ελέγχου αναπτύχθηκαν λαμβάνοντας υπόψη τις διαφοροποιήσεις και τις αποκλίσεις των παραμέτρων του Πίνακα 6. Υπό αυτό το πρίσμα το Γράφημα 9 αναδεικνύει ότι η οικονομική απόκλιση μεταξύ των συνθηκών του αισιόδοξου έναντι του απαισιόδοξου σεναρίου ανέρχεται σε 1,1, εκατομμύρια ευρώ. Στην βέλτιστη περίπτωση, η οποία προσδιορίζεται από συνθήκες υψηλής απόκλισης τιμής (όπως το έτος 2008) και μεγάλο αριθμό πλεύσιμων ωρών εντός SECA, το οικονομικό όφελος που προκύπτει για τον πλοιοκτήτη από την εγκατάσταση seawater scrubber ανέρχεται στα 0,7 εκατομμύρια ευρώ ετησίως. Στην χειρότερη περίπτωση που προσδιορίζεται από χαμηλή απόκλιση στις τιμές καυσίμου (όπως τον Φεβρουάριο του 2015) και περιορισμένο αριθμό πλεύσιμων ημερών εντός SECA, η οικονομική απώλεια για τον πλοιοκτήτη ανέρχεται στα 0,5 εκατομμύρια ευρώ ετησίως. Για τα freshwater scrubber, το βέλτιστο σενάριο καταγράφει ένα κέρδος του ύψους του 0,1 εκατομμυρίων ευρώ ετησίως, ενώ για όλα τα υπόλοιπα σενάρια το κόστος για τον πλοιοκτήτη κυμαίνεται μεταξύ 0,6 και 1,2 εκατομμυρίων ευρώ ετησίως. Γράφημα 9: Ετήσιο όφελος εγκατάστασης scrubber σε σχέση με τη χρήση MGO υπό τη συνδυασμένη επίδραση της απόκλισης τιμής και των πλεύσιμων ημερών (σε 1000 ). Πηγή: CE Delft (2015). 111